RU73076U1

RU73076U1 - TEST FOR TURBOCHARGER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU73076U1
Application number: RU2007149487/22U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Яковлевич Носырев; Андрей Александрович Свечников
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2008-05-10

Abstract

Полезная модель относится к испытаниям лопаточных машин, в частности, турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания, и может найти широкое применение при испытании турбин и компрессоров в общем и энергетическом машиностроении.The utility model relates to tests of blade machines, in particular, turbochargers for boosting internal combustion engines, and can be widely used in testing turbines and compressors in general and power engineering.

Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания содержит входную и выходную магистрали, соединенные с испытуемым турбокомпрессором, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, рекуперативные теплообменники, устройства измерения и управления, а также регулируемый нагреватель, теплообменник-охладитель и регулируемый интерцептор. Стенд дополнительно оборудован вторым технологическим компрессором с регулируемым приводом, двумя регулируемыми задвижками, которые установлены на магистралях, соединяющих второй технологический компрессор с входом в турбину и входом в компрессор испытуемого турбокомпрессора, а также датчиками давления, температуры и расхода воздуха, которые установлены на входах турбины и компрессора испытуемого турбокомпрессора и датчиками давления и температуры, которые установлены на выходах турбины и компрессора испытуемого турбокомпрессора.The test bench for a turbocharger of an internal combustion engine contains an input and output line connected to the turbocharger under test, an adjustable gas flow source made in the form of a technological compressor with an adjustable drive, recuperative heat exchangers, measuring and control devices, as well as an adjustable heater, heat exchanger-cooler and adjustable the interceptor. The stand is additionally equipped with a second technological compressor with an adjustable drive, two adjustable valves that are installed on the lines connecting the second technological compressor with the turbine inlet and the compressor inlet of the test turbocompressor, as well as pressure, temperature and air flow sensors that are installed at the turbine inlets and the compressor of the turbocharger under test and the pressure and temperature sensors that are installed on the turbine and compressor outputs of the test turbocharger .

Применение данного стенда для испытания турбокомпрессоров позволяет повысить достоверность диагностики их технического состояния, и снизить число неплановых ремонтов на 20-30%, а также повысить эффективность работы турбокомпрессора на 5-10%, расширить запас устойчивости работы по помпажу.The use of this test bench for testing turbocompressors can improve the reliability of diagnostics of their technical condition, and reduce the number of unplanned repairs by 20-30%, as well as increase the efficiency of the turbocompressor by 5-10%, and expand the margin of stability of surge work.

Description

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока, выполняемый в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, устройства измерения и управления, рекуперативный теплообменник, причем входная и выходная магистрали стенда соединены соответственно с компрессором и турбиной испытуемого турбокомпрессора, технологический компрессор соединен с входной и выходной магистралями, а рекуперативный теплообменник соединен первым контуром с выходом из турбины испытуемого турбокомпрессора, а вторым контуром с выходом технологического компрессора и входом в турбину, (патент РФ №2145705 по кл. G01M 15/00 «Стенд для испытания турбокомпрессора дизеля внутреннего сгорания» авторов Носырева Д.Я. и др., опуб. 20.02.2000)A known bench for testing a turbocompressor of an internal combustion engine, containing an input and output line, an adjustable gas flow source, made in the form of a technological compressor with an adjustable drive, measuring and control devices, a regenerative heat exchanger, the input and output lines of the stand are connected respectively to the compressor and turbine of the subject turbocharger, the process compressor is connected to the input and output lines, and the regenerative heat exchanger is connected the first circuit with the outlet of the turbine of the tested turbocharger, and the second circuit with the output of the process compressor and the entrance to the turbine, (RF patent No. 2145705 according to class G01M 15/00 "Stand for testing a turbocharger of an internal combustion diesel engine" by D. Nosyreva et al. ., publ. 02.20.2000)

Недостатком этого стенда является низкая достоверность испытания турбокомпрессора, а также непроизводительно затрачиваемая энергия и отсутствие имитации и воссоздания условий по структуре потока на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора.The disadvantage of this stand is the low reliability of the turbocharger test, as well as unproductive energy and the lack of simulation and recreation of conditions on the flow structure at the compressor inlet of the tested turbocharger.

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, соединенные с испытуемым компрессором, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с A known bench for testing a turbocompressor of an internal combustion engine, containing an input and output line connected to the tested compressor, an adjustable source of gas flow, made in the form of a technological compressor with

регулируемым приводом, рекуперативный теплообменник, устройства измерения и управления, стенд оборудован регулируемым нагревателем, вторым рекуперативным теплообменником, теплообменником-охладителем и регулируемым интерцептором, причем входная магистраль стенда сообщена своим входом с атмосферой и соединена посредством вторых контуров второго и первого рекуперативных теплообменников и регулируемого нагревателя с входом турбины испытуемого турбокомпрессора, выходная магистраль сообщена своим выходом с атмосферой и соединена посредством первого контура второго рекуперативного теплообменника и технологического компрессора с выходом компрессора испытуемого турбокомпрессора, стенд содержит байпасную магистраль с установленной в ней второй управляемой задвижкой, (патент РФ №2199727 по кл. G01M 15/00 «Стенд для испытания турбокомпрессора дизеля внутреннего сгорания» авторов Носырева Д.Я. и др. опуб. 27.02.2003).adjustable drive, recuperative heat exchanger, measuring and control devices, the stand is equipped with an adjustable heater, a second recuperative heat exchanger, a heat exchanger-cooler and an adjustable interceptor, the input line of the stand communicating with its entrance to the atmosphere and connected via the second circuits of the second and first recuperative heat exchangers and an adjustable heater to turbine input of the turbocharger under test, the output line is connected by its output to the atmosphere and is connected via By means of the first circuit of the second recuperative heat exchanger and the process compressor with the compressor output of the turbocharger under test, the stand contains a bypass line with a second controlled valve installed in it (RF patent No. 2199727 according to class G01M 15/00 “Test stand for testing a turbocharger of an internal combustion diesel engine” by Nosyrev D.Ya. et al. Publ. 02.27.2003).

Недостатком данного изобретения является низкая достоверность испытания турбокомпрессора.The disadvantage of this invention is the low reliability of the test turbocharger.

Данное техническое решение выбрано автором в качестве прототипа.This technical solution is selected by the author as a prototype.

Техническим результатом является повышение достоверности диагностики состояния турбокомпрессоров.The technical result is to increase the reliability of diagnosis of the state of turbochargers.

Технический результат достигается тем, что стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, соединенные с испытуемым турбокомпрессором, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, рекуперативные теплообменники, устройства измерения и управления, а также регулируемый нагреватель, теплообменник-охладитель и регулируемый интерцептор, дополнительно оборудован вторым The technical result is achieved by the fact that the test bench for a turbocharger of an internal combustion engine, comprising an input and output line connected to the tested turbocharger, an adjustable gas flow source made in the form of a technological compressor with an adjustable drive, recuperative heat exchangers, measuring and control devices, as well as an adjustable heater, heat exchanger-cooler and adjustable spoiler, optionally equipped with a second

технологическим компрессором с регулируемым приводом, двумя регулируемыми задвижками, которые установлены на магистралях, соединяющих второй технологический компрессор с входом в турбину и входом в компрессор испытуемого турбокомпрессора, а также датчиками давления, температуры и расхода воздуха, которые установлены на входах турбины и компрессора испытуемого турбокомпрессора и датчиками давления и температуры, которые установлены на выходах турбины и компрессора испытуемого турбокомпрессора.a technological compressor with an adjustable drive, two adjustable valves that are installed on the mains connecting the second technological compressor to the turbine inlet and compressor inlet of the tested turbocompressor, as well as pressure, temperature and air flow sensors that are installed at the turbine and compressor inlets of the tested turbocompressor and pressure and temperature sensors that are installed at the turbine and compressor outputs of the turbocharger under test.

На фиг.1 изображена схема предложенного стенда.Figure 1 shows a diagram of the proposed stand.

Стенд содержит технологический компрессор 1 с регулируемым приводом 2, второй технологический компрессор 3 с регулируемым приводом 4, испытуемый турбокомпрессор с компрессором 5 и турбиной 6, первый рекуперативный теплообменник 7, второй рекуперативный теплообменник 8, регулируемый нагреватель 9, теплообменник-охладитель 10, регулируемый интерцептор 11, входные 12, 13 и выходную 14 магистрали стенда. Входная магистраль 12 стенда сообщена своим входом с атмосферой и соединена посредством вторых контуров второго 8 и первого 7 рекуперативных теплообменников и регулируемого нагревателя 9 с входом турбины 6 испытуемого турбокомпрессора. Входная магистраль 13 стенда сообщена своим входом с атмосферой и посредством технологического компрессора и дополнительной магистрали 15 с входом в турбину, а с помощью магистрали 16 с входом в компрессор. Выходная магистраль 14 стенда сообщена своим выходом с атмосферой и соединена посредством первого контура второго рекуперативного теплообменника 8 и технологического компрессора 1 с выходом компрессора 5 испытуемого турбокомпрессора. На входе в компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора установлен регулируемый интерцептор 11, а выход турбины 6 испытуемого турбокомпрессора сообщен соединительной магистралью 17 с установленной в ней первой The stand contains a technological compressor 1 with an adjustable drive 2, a second technological compressor 3 with an adjustable drive 4, a test turbocompressor with a compressor 5 and a turbine 6, a first recuperative heat exchanger 7, a second recuperative heat exchanger 8, an adjustable heater 9, a heat exchanger-cooler 10, an adjustable interceptor 11 , input 12, 13 and output 14 of the stand highway. The input line 12 of the stand is communicated with its entrance to the atmosphere and is connected via the second circuits of the second 8 and first 7 recuperative heat exchangers and an adjustable heater 9 to the turbine input 6 of the turbocharger under test. The input highway 13 of the stand is communicated by its entrance with the atmosphere and through the technological compressor and additional highway 15 with the entrance to the turbine, and with the help of highway 16 with the entrance to the compressor. The output line 14 of the stand is communicated with its outlet to the atmosphere and is connected through the first circuit of the second recuperative heat exchanger 8 and the process compressor 1 to the output of the compressor 5 of the turbocharger under test. At the entrance to the compressor 5 of the test turbocharger, an adjustable interceptor 11 is installed, and the output of the turbine 6 of the test turbocharger is connected by a connecting line 17 with the first

управляемой задвижкой 18 посредством первого контура первого рекуперативного теплообменника 7 и теплообменника-охладителя 10 с входом регулируемого интерцептора 11. Параллельно первому контуру первого рекуперационного теплообменника 7 и теплообменнику-охладителю 10 выполнена байпасная магистраль 19 с установленной в ней второй управляемой задвижкой 20. На магистралях 15 и 16 установлены регулируемые задвижки 21 и 22 соответственно, обеспечивающие циклическую подачу сжатого воздуха на вход в турбину, либо на вход в компрессор. Регулируемый нагреватель 9 выполнен в виде электрического калорифера со схемой управления.controlled by a valve 18 by means of the first circuit of the first recuperative heat exchanger 7 and heat exchanger-cooler 10 with an input of an adjustable spoiler 11. Parallel to the first circuit of the first recuperative heat exchanger 7 and heat exchanger-cooler 10, a bypass line 19 with a second controlled valve 20 installed in it is installed. 16, adjustable valves 21 and 22 are installed, respectively, providing a cyclic supply of compressed air to the turbine inlet or to the compressor inlet. Adjustable heater 9 is made in the form of an electric heater with a control circuit.

Стенд работает следующим образом. При запуске стенда включают регулируемый привод 2 на малую частоту вращения и приводят во вращение технологический компрессор 1. При этом воздух из атмосферы по входной магистрали 10, вторые контуры второго 8 и первого 7 рекуперативных теплообменников, регулируемый нагреватель 9, турбину 6 испытуемого турбокомпрессора, соединительную магистраль 17, открытую первую управляемую задвижку 18 (управляемые задвижки 14, 21, 22 при этом закрыты), первый контур первого рекуперативного теплообменника 7, теплообменник-охладитель 10, регулируемый интерцептор 11 и компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора поступает на вход технологического компрессора 1, и далее в атмосферу через первый контур второго рекуперативного теплообменника 8 и выпускную магистраль 14.The stand works as follows. When the stand is started, the variable speed drive 2 is turned on and the technological compressor 1 is rotated. At the same time, air from the atmosphere through the inlet line 10, the second circuits of the second 8 and first 7 recuperative heat exchangers, an adjustable heater 9, the turbine 6 of the tested turbocharger, the connecting line 17, the first open controlled valve 18 (the controlled valves 14, 21, 22 are closed), the first circuit of the first recuperative heat exchanger 7, heat exchanger-cooler 10, adjustable intercept 11 and the turbocharger compressor 5 of the test to the input process of the compressor 1, and further to the atmosphere through the first circuit of the second regenerative heat exchanger 8 and an outlet line 14.

При дальнейшей работе стенда открывают управляемую задвижку 21, установленную на добавочной магистрали 15, включают регулируемый привод 4 и приводят во вращение второй технологический компрессор 3. При этом воздух из атмосферы по входной магистрали 13 поступает в технологический компрессор 3, далее подаются на турбину 6 испытуемого турбокомпрессора. После турбины 6 воздух проходит через With further operation of the stand, a controlled gate valve 21 installed on the auxiliary line 15 is opened, an adjustable drive 4 is turned on and the second technological compressor 3 is rotated. In this case, air from the atmosphere enters the technological compressor 3 through the inlet pipe 13, then they are fed to the turbine 6 of the turbocharger under test . After turbine 6, air passes through

соединительную магистраль 17, компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора, первый технологический компрессор 1 и через выходную магистраль 14 отводиться в атмосферу. Управляя работой второго технологического компрессора 3 и регулируемой задвижкой 21 обеспечивают следующие условия: расход сжатого воздуха на входе в турбину 6 испытуемого турбокомпрессора изменяют по циклическому закону, с помощью датчиков давления, температуры и расхода воздуха, установленными на входах и выходах турбины и компрессора, измеряют расходы воздуха на входе в турбину, на входе в компрессор, давления на входе и выходе турбины и на входе и выходе компрессора, а также частоту вращения ротора турбокомпрессора, затем определяют время запаздывания максимального давления компрессора и частоты вращения турбокомпрессора относительно максимального давления на входе в турбину, и по времени запаздывания судят о состоянии турбокомпрессора.the connecting line 17, the compressor 5 of the tested turbocompressor, the first process compressor 1 and through the output line 14 is discharged into the atmosphere. By controlling the operation of the second process compressor 3 and an adjustable gate valve 21 they provide the following conditions: the flow rate of compressed air at the turbine inlet 6 of the turbocharger under test is changed according to the cyclic law, using pressure, temperature and air flow sensors installed at the turbine and compressor inlets and outlets, the flow rates are measured air at the inlet to the turbine, at the inlet to the compressor, the pressure at the inlet and outlet of the turbine and at the inlet and outlet of the compressor, as well as the rotational speed of the turbocompressor rotor, then determine The burden of the retardation maximum pressure of the compressor and the turbocharger speed relative to the maximum pressure at the turbine inlet, and the time lag of the turbocharger judged state.

При подачи сжатого воздуха на компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора стенд работает в следующей последовательности: воздух из атмосферы через входную магистраль 13, второй технологический компрессор 3, дополнительную магистраль 16 с открытой заслонкой 22 (регулируемые задвижки 20, 21, закрыты) поступает на вход в компрессор 5 испытуемого турбокомпрессора, далее в первый технологический компрессор 1 и через выходную магистраль 14 отводиться в атмосферу.When compressed air is supplied to the compressor 5 of the turbocharger under test, the stand operates in the following sequence: air from the atmosphere through the inlet line 13, the second process compressor 3, an additional line 16 with an open damper 22 (adjustable valves 20, 21, closed) enters the compressor 5 tested turbocharger, then to the first process compressor 1 and through the output line 14 to be discharged into the atmosphere.

При работе стенда без подогрева воздуха в регулируемом нагревателе 9, закрывают первую управляемую задвижку 18 в соединительной магистрали 17 и открывают вторую управляемую задвижку 20 в байпасной магистрали 19. Включают регулируемый привод 2, технологического компрессора 1. При этом воздух из атмосферы через входную магистраль 12 поступает во второй контур второго рекуперативного теплообменника 8, где подогревается, проходит через When the stand is operated without heating the air in an adjustable heater 9, close the first controllable valve 18 in the connecting line 17 and open the second controllable valve 20 in the bypass line 19. The variable-speed drive 2 of the process compressor 1 is turned on. In this case, air from the atmosphere enters through the inlet line 12 into the second circuit of the second recuperative heat exchanger 8, where it is heated, passes through

второй контур первого рекуперативного теплообменника 7, регулируемый нагреватель 9 без дополнительного нагрева и поступает на вход в турбину 6 испытуемого турбокомпрессора. В турбине 6 воздух расширяется, совершает работу и приводит во вращение ротор турбокомпрессора. После выхода из турбины 6 воздух по байпасной магистрали 15 с открытой второй управляемой задвижкой 20 через регулируемый интерцептор 9 поступает на вход компрессора 5 испытуемого турбокомпрессора, где сжимается и поступает в технологический компрессор 1. После сжатия в технологическом компрессоре 1 отработавший воздух во втором рекуперативном теплообменнике 8 отдает тепло воздуху, поступающему на вход турбины 6, и отводится через выходную магистраль 14 в атмосферу.the second circuit of the first recuperative heat exchanger 7, an adjustable heater 9 without additional heating, and enters the turbine 6 of the turbocharger under test. In the turbine 6, the air expands, does the job and drives the turbocharger rotor. After exiting the turbine 6, the air through the bypass line 15 with the second controlled gate valve 20 open through an adjustable interceptor 9 enters the compressor 5 of the turbocharger under test, where it is compressed and fed to the process compressor 1. After compression in the process compressor 1, the exhaust air in the second recuperative heat exchanger 8 gives off heat to the air entering the turbine 6 inlet, and is removed through the output line 14 to the atmosphere.

Claims

A test bench for a turbocharger of an internal combustion engine, comprising an input and an output line connected to the turbocharger under test, an adjustable gas flow source made in the form of a process compressor with an adjustable drive, recuperative heat exchangers, measuring and control devices, as well as an adjustable heater, heat exchanger-cooler and adjustable interceptor, characterized in that the stand is additionally equipped with a second technological compressor with an adjustable drive two adjustable valves that are installed on the mains connecting the second process compressor to the turbine inlet and compressor inlet of the tested turbocompressor, as well as pressure, temperature and air flow sensors that are installed on the turbine and compressor inlets of the tested turbocompressor and pressure and temperature sensors, which are installed at the turbine and compressor outputs of the turbocharger under test.