Перечень узлов, деталей и агрегатов стенда (обозначения соответствуют схеме стенда, имеющейся в учебной аудитории).
№ поз. | Наименование |
1. | Турбокомпрессор |
2. | Отсечной клапан воздуха |
3. | Механизм регулирования расхода воздуха (холодный тракт) |
4. | Механизм регулирования расхода воздуха (горячий тракт) |
5. | Фланцы переключения расходомерных сопел |
6. | Расходомерные сопла |
7. | Успокоительный ресивер газов |
8. | Ресивер за компрессором |
9. | Коллектор входа (лемниската) |
10. | Механизм регулирования расхода воздуха через компрессор |
11. | Противопомпажное устройство |
12. | Реле давления |
13. | Механизм регулирования подачи масла |
14. | Масляный фильтр |
15. | Масляный бак |
16. | Нагреватель масла |
17. | Масляный насос |
18. | Электродвигатель |
19. | Теплообменник |
20. | Электромагнитный клапан подачи воды к теплообменнику |
21. | Кран подвода воды |
22. | Камера сгорания (газогенератор) |
23. | Пусковая форсунка |
3.2.8. Системы контроля и измерений служат для визуального контроля за режимом работы всех систем стенда и ТКР, для измерения и регистрации параметров работы ТКР. Включают в себя контрольные и измерительные приборы и их магистрали.
3.2.9. Пульт управления служит для дистанционного управления стендом и режимом работы ТКР. На нем размещены органы управления и контрольно-измерительные приборы.
3.3. Средства измерения.
3.3.1. Расход воздуха через компрессорную ступень.
На стенде для газодинамических испытаний ТКР используется стандартное (нормальное) сужающее устройство – мерный коллектор входа, выполненное в соответствии с требованиями РД 50-213-80 «Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами».
Значение расхода воздуха определяется расчетным путем по измеренным величинам перепада давления и температуры воздуха по уравнению:
,
где: a - коэффициент расхода мерного устройства;
F0 – площадь отверстия сужающего устройства, (мерного коллектора входа), м2;
r - плотность измеряемой среды, кг/м3;
e - коэффициент расширения, учитывающий сжимаемость измеряемой среды;
Рму – перепад давления воздуха на мерном устройстве, Па.
В зависимости от типоразмера (производительности) компрессора стенд комплектуется различными мерными коллекторами входа.
Например, для испытаний компрессорной ступени турбокомпрессоров типоразмера ТКР 7 используется коллектор с диаметром мерного участка Dму = 60 мм.
3.3.2. Расход газов через турбинную ступень.
Расход газов определяется как сумма расходов воздуха и топлива. Для измерения расхода воздуха используется также сужающее устройство – мерное сопло, изготовленное в соответствии с требованиями РД 50-213-80.
Значение расхода воздуха определяется расчетом по измеренным значениям абсолютного давления воздуха перед соплом, перепада давления на мерном сопле и температуры воздуха перед мерным соплом (необходима для определения плотности) по приведенной в п.3.3.1. формуле.
В зависимости от размерности ТКР стенд также комплектуется мерными соплами на различные диапазоны расхода воздуха.
Для измерения расхода топлива применяется расходомер весового типа фирмы "AVL" (Австрия).
Из опыта испытаний различных ТКР известно, что для получения газов с температурой перед турбиной 600°С при сжигании дизельного топлива его расход составляет 2…4% от расхода воздуха. Поэтому, с целью сокращения времени испытаний, расход топлива может определяться косвенным способом – по тарировочному графику зависимости расхода топлива от давления перед рабочей форсункой. Это, практически, не приводит к искажению результатов определения расхода газов.
3.3.3. При испытаниях ТКР измеряются давления воздуха и газа в различных сечениях. Расчет параметров ТКР, в основном, ведется по полному (заторможенному) значению давлений, т.е. с учетом динамики потока.
На стенде при испытаниях ТКР типоразмеров до ТКР 9 обычно измеряют статическое давление. Это связано с тем, что введение в измерительные сечения трубок отбора полного давления или зонда вызывает дополнительные возмущения потока, они быстро засоряются продуктами сгорания дизельного топлива. Поэтому при определении характеристик ТКР измеряют статическое давление и при помощи газодинамических функций определяют значения заторможенного потока.
Для измерения статического давления на трубопроводах делаются отборные отверстия диаметром 0,8 – 1 мм. Эти отверстия выполняются с острыми кромками без заусенцев и фасок. Отбор давления проводится на прямых участках трубопроводов, в одном сечении равномерно по периметру располагаются не менее 3-х отверстий (точек измерения), которые объединяются в один кольцевой коллектор, присоединенный к одному регистрирующему прибору. В качестве регистрирующих приборов значений давлений (перепада давления) используются манометры класса точности не ниже 0,4 и водяные U-образные пьезометры (мановакуумметры). На стенде применяются электрические преобразователи с подключением их к ПЭВМ.
3.3.4. Для измерения температур воздуха и газа на испытательном стенде используются термопары градуировки "ХК" – хромель[1]-копелевые[2] и "ХА" – хромель-алюмелевые[3].
Параметры ТКР, в основном, представляются в параметрах заторможенного потока. В связи с тем, что скорости воздушного и газового потоков при работе ТКР не превышают 100 м/с, на стенде применяются термопары закрытого типа. При этом считается, что измеренное значение температуры соответствует по величине температуре заторможенного потока. Вносимая при этом ошибка не превышает допустимого предела. В зависимости от вторичного прибора значение температур измеряется в mv термоЭДС[4] или в градусах С или К. При измерении температуры в mv для определения их значений в градусах С или К используются стандартные градуировочные таблицы.
Стенд оснащен многоканальным измерительным преобразователем 711, который позволяет определить значения температуры в градусах С или К, а также в mv.
С целью повышения точности определения температур воздушного и газового потоков в каждом сечении устанавливаются три датчика. Для расчета параметров ТКР пользуются среднеарифметическими значениями показаний всех датчиков в данном сечении. Датчики измерения температуры устанавливаются за отверстиями отбора давления по потоку измеряемой среды.
3.3.5. Для измерения частоты вращения ротора используется бесконтактный метод, что обеспечивается применением радиоволнового тахометра (РВТ). В настоящее время стенд оснащаён системой автоматического измерения и обработки информации на базе ЭВМ.