Диплом_Марков (1231052), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Диаметр колеса на входе – 65 мм.
Диффузор компрессора:
Тип – безлопаточный (щелевой);
Внутренний диаметр – 134 мм;
Наружный диаметр – 154 мм.
1.3.4 Определение экспериментальных величин
Для получения характеристик газовой турбины и воздушного компрессора во время испытаний измеряются следующие величины: расход воздуха и топлива, поступающих в камеру сгорания, расход воздуха, проходящего через компрессор ТК, частота вращения вала турбокомпрессора, параметры (давление и температура) воздуха и рабочего газа на входе в компрессор и турбину, а также на выходе из них. Кроме того, измеряются параметры воздуха перед мерными шайбами.
Расход воздуха через компрессор и камеру сгорания измеряются с помощью мерных шайб, выполненных и установленных согласно известным правилам. Расход топлива определяется весовым способом. Температура газа измеряется хромельалюмелевыми термопарами с отсчетом показаний по потенциометру ПП-1 с ценой деления 0,05 мВ, а температура воздуха – ртутными термометрами с ценой деления 0,1°С. Давление газа статическое и полное на входе в турбину, а также давление воздуха на выходе из компрессора ТК измеряются ртутными пьезометрами, давление на входе в компрессор и на выходе из турбины — водяными пьезометрами. Точность отсчета показаний пьезометрами — 1 мм соответственно ртутного или водяного столба. Места установки термопар и насадков для измерения полного и статического давления показаны на рис. 1.9 и 1.10.
Для замера частоты вращения вала ротора ТК применяется индукционный датчик с регистрацией показаний радиометрической установкой ПС-64. Индукционный датчик устанавливается во входном патрубке компрессора.
Рисунок 1.9 – Схема расположения термопар и насадков полного давления на входе в турбину 
Рисунок 1.10 – Схема расположения термопар и насадков полного давления на выходе из турбины
Принципиальная схема установки для измерения частоты вращения дана на рис. 1.11 и состоит из катушки датчика, катушки подмагничивания, блока питания и радиометрической установки ПС–64 со счетчиком. При прохождении тока через катушку подмагничивания создается магнитный ноток, который распространяется и на катушку датчика. При вращении ротора ТК величина магнитного потока переменна благодаря наличию прорези на гайке крепления колеса компрессора, против которой находятся сердечники катушек подмагничивания и датчика. В катушке датчика переменный магнитный ноток наводит ЭДС, которая регистрируется радиометрической установкой ПС-64.
Рисунок 1.11 – Принципиальная схема установки замера числа оборотов ротора ТК
1.3.5 Методика испытаний
Двигатели внутреннего сгорания автотракторного типа в условиях эксплуатации работают при переменных режимах, начиная от холостого хода до максимальной мощности и от минимальной частоты вращения до максимальной. Следовательно, при совместной работе двигателя и турбокомпрессора последний будет также работать в широком диапазоне режимов. При этом меняются как расход воздуха через компрессор и соответственно расход газов через турбину, так и температура и давление газов перед турбиной. В зависимости от этих факторов меняются и основные параметры, характеризующие работу компрессора и турбины, и в первую очередь коэффициенты полезного действия, а также степень повышения давления компрессора и степень понижения давления турбины.
Зависимости, показывающие, как изменяются параметры компрессора и турбины при изменении режима их работы, принято называть характеристикой компрессора (турбины).
Характеристика позволяет судить о влиянии различных эксплуатационных факторов на основные показатели турбокомпрессора и двигателя в целом, а также определить наивыгоднейшие условия совместной работы турбокомпрессора с двигателем.
Построение характеристик турбокомпрессора расчетным путем связано с большими трудностями, поэтому обычно их получают экспериментально.
Для компрессора характеристики строят по расходу воздуха, при постоянной частоте вращения. Как известно, изменение параметров на входе и в особенности температуры (
) оказывает значительное влияние на основные показатели компрессора. Поэтому характеристики, снятые по расходу воздуха при различных условиях на входе, будут отличаться друг от друга. Было принято решение о построении характеристики (изменение степени повышения давления 
и коэффициента полезного действия 
) по параметру
(V – секундный расход воздуха, м3/с) при неизменном 
(n – частота вращения ротора), так как характеристики, построенные в этих параметрах, остаются неизменными при любых изменениях давления и температуры воздуха на входе в компрессор.
Для построения характеристики турбины, т. е. изменения коэффициента полезного действия 
и степени расширения газа в турбине 
был выбран параметр 
(
– давление газа перед турбиной), как наиболее удобный при исследовании совместных режимов работы турбины и компрессора вследствие равенства частот вращения, и приблизительного равенства расходов воздуха через компрессор и газа через турбину. Построение характеристик турбины производится при постоянном 
.
В соответствии с изложенным, характеристики снимаются при постоянном ( ), а режимы работы устанавливаются по значению давления наддува.
При принятой методике испытаний, когда основные показатели ТК (адиабатная и индикаторная работа и коэффициент полезного действия турбины) определяются по параметрам газа на входе и выходе из турбины, особое значение имеет правильность определения этих параметров. Для выполнения этого необходимого условия требуется на каждом режиме работы проводить предварительные опыты с целью оценки точности измерения поля температур и давлений на входе и выходе из турбины.
На основании снятых полей температур газа на выходе из турбины определяется положение дифференциальной термопары, измеряющей перепад температур, срабатываемый в турбине (
) на различных режимах ее работы. Как показал ряд повторных опытов, поля температур и давлений газа на входе в турбину на всех режимах работы остаются равномерными.
Ввиду того, что замер температуры газа на входе в турбину не дает ее истинного значения из-за тепловых потерь в ресивере турбины, возникает необходимость замерять температуры непосредственно перед сопловым аппаратом.
Для определения поля температур перед сопловым аппаратом установлены три термопары с помощью шпилек крепления крышки турбины (рис. 1.12). По результатам замеров строятся поля температур перед сопловым аппаратом для всех режимов работы. По этим полям температур определяется положение термопары, показания которой соответствуют среднемассовому значению температуры перед сопловым аппаратом.
Рисунок 1.12 – Схема установки термопар перед сопловым аппаратом 
Дополнительные трудности при испытании турбокомпрессора и обработке экспериментальных данных создает охлаждение диска колеса турбины. Это охлаждение диска осуществляется за счет перепуска части воздуха из полости высокого давления компрессора в турбину. Такой способ охлаждения приводит к понижению температуры газа, проходящего через колесо турбины, и затрудняет определение количества рабочего тела, проходящего через турбину. Кроме того, на некоторых режимах работы турбокомпрессора, когда значения больше 
, происходит перетекание газа в полость высокого давления компрессора, что в свою очередь вызывает изменение параметров воздуха на выходе из него и уменьшает расход газа через колесо турбины. Для исключения этого явления на линии перепуска был установлен специальный кран (см. рис. 1.7).
На основании вышеизложенных предположений и предварительных экспериментов выбран следующий порядок проведения опытов:
Характеристики турбины и компрессора снимаются при постоянном приведенном числе оборотов ротора турбины (
или, что то же самое, 
).
Режимы работы устанавливаются по давлению воздуха на выходе из компрессора – Рк.
Для определения работы турбины температура газов замеряется непосредственно перед входом в сопловой аппарат.
Как на входе в сопловой аппарат, так и на выходе из турбины
вследствие неравномерности поля температур определяется среднемассовое значение температуры.
Все характеристики снимаются при отключенном перепуске воздуха из полости высокого давления компрессора в турбину.
На каждом режиме определяются следующие величины:
1. Частота вращения ротора ТК.
2. Температура (
), полное (
) и статическое ( ) давление газов на входе в турбину.
3. Температура (
), полное (
) и статическое (
) давление газов на выходе из турбины.
4. Температура газа на входе в сопловой аппарат турбины.
5. Статическое давление после соплового аппарата (на входе в рабочее колесо турбины).
6. Перепад температур ( ) газа на входе в турбину и на выходе из нее.
7. Перепад температур (
) газа на входе в сопловой аппарат и на выходе из турбины.
8. Расход топлива (GT) и воздуха (QВT) через камеру сгорания и его параметры (Рш и Тш) перед мерной шайбой.
9. Температура (ТН) и давление (РН) воздуха на входе в компрессор.
10. Температура (Тк) и давление (Рк) воздуха на выходе из компрессора.
11. Расход воздуха (GBK) через компрессор.
Чтобы проверить правильность выбранной методики испытаний ТК, основные параметры турбины также определяются из условий равенства работы турбины и компрессора, для чего необходимо знать механический коэффициент полезного действия.
Для определения механического к. п. д. снимаются характеристики компрессора и турбины при работе на «холодном» воздухе. Методика снятия характеристик остается такой же, как указано выше, но только в этом случае температуры воздуха на входе и выходе из турбины измеряются ртутными термометрами с ценой деления 0,1°C.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
