Диссертация (785882), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Экспериментальные исследованияВходной потокУплотненияОбводУтечкаРоторРис. 5.20. Компоновка тестируемого узла и схема теченияВходной каналВыходной каналКольцозакруткиКамерасбораОтводной канала) Схема кожуха подачиб) Фотография входного кольца закруткиРис. 5.21. Компоновка кожуха подачи и входной камерыизмерения положения вала в пространстве, давлений и температур вкамерах уплотнений, полного давления во входной камере, давленияокружающей среды и расхода воздуха. Стандартная схема расположения датчиков в тестируемом уплотнении показана на рис. 5.23.В двух камерах уплотнительного узла измеряется окружное распределение статического давления на поверхности статора по десятиточкам на камеру.
Первоначально на стенде использовалась система барабанного типа фирмы Scanivalve, основанная на использовании одного датчика давления и последовательном опросе всех точек замера(всего 48 позиций). После проведённой модификации стендов используются два модуля PSI 9116 многоканальной системы фирмы Pressure2645.5. Экспериментальные исследованияВоздушныйрезервуарГенерация закрутки газаво входной камереКомпресорКлапан давленияМагистральсжатоговоздухаРегулирующиеклапаныПропускныеклапаныДатчикрасходаВходВыходУплотнениеДатчикиперемещенияУтечкаШумоглушительРоторРис.
5.22. Схема подачи сжатого воздухаSystems с 32-мя датчиками давления, что позволило проводить параллельные измерения на всех позициях с более высокой точностью.Во входной камере измеряется статическое и динамическое давления, значения которых используются для определения давления и закрутки потока воздуха перед входом в уплотнение. Динамическое давление измеряется с помощью трубки Пито. Величина статического давления во входной камере осредняется из показаний четырёх датчиков,распределённых в окружном направлении.Индуктивные датчики положения Brüel & Kjær IN081 расположены в выходной камере уплотнения и используются для контроля за эксцентриситетом вала.Для измерения расхода через конфигурацию, состоящую из двухидентичных уплотнений, используются два кориолисовых расходомера фирмы Rheonik с различными диапазонами измерения, которые ис-2655.5.
Экспериментальные исследованияТрубка ПитоДатчикидавленияДатчикперемещенияЗонавысокогодавленияСтаторРоторРис. 5.23. Схема расположения датчиков в тестируемом уплотнениипользуются в зависимости от ожидаемого расхода тестируемого уплотнения. Расход через уплотнения получается делением измеренной величины пополам.На беспрецессионном стенде могут быть определены только так называемые локальные динамические коэффициенты прямой и перекрёстной жёсткости.
Жёсткая компоновка роторной системы стенда не позволяет возникнуть прецессии вращающегося ротора.Динамическая модель уплотнения из ур. (5.6) принимает в этомслучае следующий вид (Ω = 0):⎧⎨ / = − ,(5.7)⎩ / = .Радиальная и тангенциальная компоненты аэродинамической реакции уплотнения определяются путём численного интегрирования распределений давления по окружности статора, полученных экспериментально в двух камерах уплотнения. Распределение давления измеряетсяпо десяти точкам в вертикальной плоскости, расположенной посерединекаждой камеры.Одним из допущений методики определения локальных коэффициентов жёсткости на беспрецессионном стенде является предположение постоянства окружного распределения давления вдоль оси камеры.2665.5.
Экспериментальные исследованияПринимая за длину камеры, компоненты силы определяются как:2Z = 1 + 2 ,1,2 = −1,2 () cos d,0(5.8)2Z = 1 + 2 ,1,2 = −1,2 () sin d.0Зная значение статического эксцентриситета вала и определив силы, можно определить прямой и перекрёстный коэффициенты жёсткости из ур. (5.7). Стандартная процедура идентификации локальныхкоэффициентов жёсткости включает в себя измерения при различныхэксцентриситетах вала (используются от трёх до пяти значений). Окончательные значения коэффициентов жёсткости определяются путём аппроксимации зависимости силы от эксцентриситета с помощью методанаименьших квадратов.На рис. 5.24 показаны для примера экспериментальные распределения давлений в одной из камер уплотнения при трёх различных значений эксцентриситета вала.Вследствие того, что для определения сил, возникающих в уплотнении, используется только давление в камерах, измеренное в однойплоскости, для коэффициентов жёсткости, полученных на беспрецессионном стенде, используется термин «локальные коэффициентыжёсткости».
Наряду с допущением о постоянстве давление в осевомнаправлении в камерах, области гребешков и щёточных пакетов, а также входная и выходная камеры не учитываются при определении аэродинамических сил на беспрецессионном стенде.Предположение о постоянном или малом изменении давления в камерах уплотнения в осевом направлении может являться некорректнымдля некоторых уплотнений и приносить с собой значительную погрешность.
Количественный анализ данной погрешности приведён в соответствующем разделе работы (см., также, [297; 381]).Основным назначением беспрецессионного стенда является исследование расходных характеристик уплотнений в зависимости от раз2675.5. Экспериментальные исследованияРис. 5.24. Распределение давления в камере уплотнения при различныхположениях валаличных параметров.
Несмотря на указанные особенности локальных коэффициентов жёсткости, экспериментальные значения, получаемые набеспрецессионном стенде, являются полезными при сравнения различных типов уплотнений и проверки адекватности и точности расчётныхмоделей.5.5.3. Динамический стенд на податливых опорахДинамические и беспрецессионный стенды используют один и тотже тестируемый узел и одну и ту же воздушную магистраль, т. е. припроведении экспериментальных исследований происходит переключение работы с одного стенда на другой. Компоновка тестируемого узлас двумя идентичными уплотнениями и воздушная магистраль описаныв разделе 5.5.2 (см.
рис. 5.20 и рис. 5.22). Схема динамического стендаТУМ показана на рис. 5.25.В отличие от беспрецессионного стенда, роторная система динамического стенда состоит из легкого ротора, изготовленного из алюминия;длинного гибкого вала диаметром 25 мм, посередине которого установлен ротор; и двух подшипников скольжения. Такая компоновка позволяет ротору прецессировать в зазоре тестируемых уплотнений.
Отсюдапроисходит и название динамического стенда.В качестве подшипников скольжения используются гидростатические масляные подшипники. Величина межопорного расстояние для ро2685.5. Экспериментальные исследованияТестируемыеуплотненияПодшипникскольженияСтраховочныйподшипникКожух подачиСтраховочныйподшипникПодшипникскольженияРоторВалМагнитныйвозбудительРис. 5.25. Схема динамического стендаторной системы может быть изменена в небольшом диапазоне. Вал сротором соединён с электродвигателем через дополнительный торсионный вал для исключения влияния двигателя на динамику системы, атакже предотвращения поломки электродвигателя при проведении экспериментов. В качестве привода используется асинхронный электродвигатель с частотным преобразователем.Принцип проведения исследований на динамическом стенде основан на использовании магнитного возбудителя.
С помощью магнитного возбудителя на ротор прикладываются силы бесконтактным способом в двух перпендикулярных направлениях. Возбудитель представляет собой магнитный подшипник, изготовленный специально для данного динамического стенда. Силы прикладываются в тангенциальноми радиальном направлениях к поверхности ротора. Два страховочныхподшипника предотвращают контакт ротора с элементами статора тестируемого узла и магнитного подшипника при возникновении вибраций с большой амплитудой.Для выполнения измерений, установления рабочего режима и контроля при проведении экспериментальных исследований используетсяинформационно-измерительная система на основе LabVIEW, аналогич-2695.5.
Экспериментальные исследованияная системе беспрецессионного стенда. Система управления магнитнымвозбудителем представляет собой отдельный модуль, управление которым выполняется частично вручную. Индуктивные датчики положенияBrüel & Kjær, установленные в магнитный возбудитель, применяютсяв системе управления электромагнитными силами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
