專利名稱：一種透平壓縮機測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓縮機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透平壓縮機測試系統(tǒng)及測試方法。
背景技術(shù)：
透平壓縮機是石化、冶金和煤化工等重要工業(yè)領(lǐng)域的核心設(shè)備，其性能直接影響到這些大型裝置的性能與可靠性。傳統(tǒng)透平壓縮機測試系統(tǒng)通常針對某一穩(wěn)定工況，在標(biāo)準(zhǔn)透平壓縮機測試平臺上測試透平壓縮機在該工況下的流量、功率、吸排氣壓力、溫度等參數(shù)，并將這些參數(shù)作為評價和設(shè)計壓縮機的依據(jù)。隨著原油品質(zhì)改變、越來越多新工藝的應(yīng)用等，煉化等工業(yè)領(lǐng)域的壓縮機工藝參數(shù)變化逐漸加劇，這對透平壓縮機在各種突變工況下的特性和可靠性提出了更高要求。常 規(guī)測試系統(tǒng)和方法不能很好地對壓縮機的突變工況下的性能進行測量。公開號為CN 101251411A的發(fā)明專利申請公開了一種固有頻率測量裝置，通過激振器對測量葉片進行激振，通過安裝在葉片上的電渦流傳感器測量葉片的固有頻率，不能夠測試壓縮機在突變工況下的葉片上受力性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種透平壓縮機測試系統(tǒng)及測試方法，以期能夠?qū)ν钙綁嚎s機在各種進氣條件突變、進氣畸變和排氣條件突變等工況下的性能進行測試；通過實驗方法模擬不同工況下氣流對葉片的激勵，對不同氣流激勵情況下葉片的受力和振動頻率等參數(shù)進行測量；以及通過真空泵和閥門等部件使測試系統(tǒng)維持在較低壓力下，強化氣流激振作用，使測試裝置功耗得到明顯降低。本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明透平壓縮機測試系統(tǒng)的特點是電機的轉(zhuǎn)動輸出經(jīng)變速箱和扭矩傳感器傳動至透平壓縮機的透平壓縮機主軸構(gòu)成測試主機；在所述透平壓縮機的進氣口設(shè)置進氣擾動單元，所述進氣擾動單元是在自透平壓縮機進氣口起的進氣管路上依次設(shè)置進口壓力溫度傳感器、進氣擾動裝置、流量計和進氣閥；在所述透平壓縮機的排氣口設(shè)置排氣擾動單元，所述排氣擾動單元是在自透平壓縮機排氣口起的排氣管路上依次設(shè)置出口壓力溫度傳感器、出口擾動裝置、安全閥、主調(diào)節(jié)閥和排氣閥，在所述主調(diào)節(jié)閥上并聯(lián)設(shè)置輔助調(diào)節(jié)閥，在所述主調(diào)節(jié)閥與輔助調(diào)節(jié)閥的并聯(lián)出口與排氣閥的入口之間通過調(diào)節(jié)閥門接一真空泵；設(shè)置氣流激勵裝置，用于將方向和速度可調(diào)的氣流噴射在透平壓縮機葉片上；設(shè)置測控單元，記錄和保存相關(guān)測試信號，所述相關(guān)測試信號包括所述扭矩傳感器、進口壓力溫度傳感器、流量計和出口壓力溫度傳感器輸出的測試信號。本發(fā)明透平壓縮機測試系統(tǒng)的特點也在于
所述進氣擾動裝置是設(shè)置在透平壓縮機進氣管路中的進口畸變裝置，所述進口畸變裝置為徑向畸變網(wǎng)、周向畸變網(wǎng)或進口導(dǎo)葉；所述進口畸變裝置通過進氣調(diào)節(jié)閥與進口儲氣罐相連通。所述出口擾動裝置是在排氣管路中設(shè)置快速調(diào)節(jié)閥，用于改變壓縮機排氣壓力及脈動規(guī)律。所述氣流激勵裝置是由依次連接的空壓機、安全閥、儲氣罐、激勵閥門、空氣過濾器、控制閥和將方向和速度可調(diào)的氣流噴射在透平壓縮機葉片上噴嘴構(gòu)成，在所述透平壓縮機葉片上設(shè)置應(yīng)變傳感器。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在I、本發(fā)明是采用氣流激振的方法，通過調(diào)整氣流激振的頻率、大小和方向等參數(shù)模擬葉片在實際運行中所受到的不同氣流激勵，通過應(yīng)變傳感器測量葉片在氣流激勵下的受力和振動頻率，適用于透平壓縮機在突變工況下的性能的測量； 2、本發(fā)明采用變速箱與電機連接，使測試系統(tǒng)中的壓縮機達(dá)到高轉(zhuǎn)速，機器運行狀態(tài)更接近于實際運行的壓縮機；3、本發(fā)明采用真空泵和閥門等部件使測試系統(tǒng)維持在較低的壓力下，在強化氣流激振作用的同時，使測試系統(tǒng)的功耗得到明顯降低；4、本發(fā)明采用進口擾動裝置、出口擾動裝置和氣流激勵裝置三種干擾方式，這三種干擾方式可以獨立工作和同時工作，以測試透平壓縮機在突變工況下的性能。


圖I為本發(fā)明透平壓縮機測試系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明中進排氣擾動單元示意圖；圖3為本發(fā)明中氣流激勵單元示意圖；圖中標(biāo)號1電機；2變速箱；3扭矩傳感器；4進氣擾動裝置；5進口壓力溫度傳感器；6氣流激勵裝置；7流量計；8進氣閥；9真空泵；10排氣閥；11調(diào)節(jié)閥門；12主調(diào)節(jié)閥；13輔助調(diào)節(jié)閥；14安全閥；15出口擾動裝置；16測控單元；17出口壓力溫度傳感器；18透平壓縮機；41儲氣罐；42進氣調(diào)節(jié)閥；43進口畸變裝置；61控制閥；62噴嘴；63應(yīng)變傳感器；151快速調(diào)節(jié)閥；181軸承；182透平壓縮機主軸；183透平壓縮機葉片。
具體實施例方式參見圖I，本實施例中透平壓縮機測試系統(tǒng)設(shè)置為電機I的轉(zhuǎn)動輸出經(jīng)變速箱2和扭矩傳感器3傳動至透平壓縮機18的主軸182構(gòu)成測試主機。在透平壓縮機18的進氣口設(shè)置進氣擾動單元，進氣擾動單元是在自透平壓縮機進氣口起的進氣管路上依次設(shè)置進口壓力溫度傳感器5、進氣擾動裝置4、流量計7和進氣閥8 ;在透平壓縮機18的排氣口設(shè)置排氣擾動單元，排氣擾動單元是在自透平壓縮機排氣口起的排氣管路上依次設(shè)置出口壓力溫度傳感器17、出口擾動裝置15、安全閥14、主調(diào)節(jié)閥12和排氣閥10，在主調(diào)節(jié)閥12上并聯(lián)設(shè)置輔助調(diào)節(jié)閥13，在主調(diào)節(jié)閥12與輔助調(diào)節(jié)閥13的并聯(lián)出口與排氣閥10的入口之間通過調(diào)節(jié)閥門11接真空泵9。
設(shè)置氣流激勵裝置6，用于將方向和速度可調(diào)的氣流噴射在透平壓縮機葉片183上，在透平壓縮機葉片上設(shè)置應(yīng)變傳感器63 ；設(shè)置測控單元16，記錄和保存相關(guān)測試信號，相關(guān)測試信號包括扭矩傳感器3、進口壓力溫度傳感器5、流量計7、出口壓力溫度傳感器17和應(yīng)變傳感器63輸出的測試信號。
具體實施中，如圖2所示，進氣擾動裝置4是設(shè)置在透平壓縮機進氣管路中的進口畸變裝置43，進口畸變裝置(43)為徑向畸變網(wǎng)、周向畸變網(wǎng)或進口導(dǎo)葉；進口畸變裝置43通過進氣調(diào)節(jié)閥42與進口儲氣罐41相連通；出口擾動裝置15是在排氣管路中設(shè)置快速調(diào)節(jié)閥151，用于改變壓縮機排氣壓力及脈動規(guī)律。如圖3所示，氣流激勵裝置6是由依次連接的空壓機67、安全閥66、儲氣罐65、激勵閥門64、空氣過濾器63、控制閥61和將方向和速度可調(diào)的氣流噴射在透平壓縮機葉片上噴嘴62構(gòu)成。
相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)置中，由測控單元16進行系統(tǒng)控制，控制單元16通過扭矩傳感器3測量透平壓縮機的功率，通過進口壓力溫度傳感器5測量透平壓縮機的進口壓力和溫度，通過出口壓力溫度傳感器傳感器17測量透平壓縮機的排氣壓力和溫度，通過應(yīng)變傳感器63測量透平壓縮機葉片183的受力，通過流量計7測量透平壓縮機的實際氣量。進口參數(shù)擾動裝置4用于對透平壓縮機的進氣溫度、壓力、不均勻度等參數(shù)造成擾動，進而通過測控單元測量透平壓縮機18在進口擾動下的性能。測控單元通過控制進氣擾動裝置4中的儲氣罐41內(nèi)氣體的壓力和溫度，以及控制進氣調(diào)節(jié)閥42的開關(guān)，可以對透平壓縮機的進氣參數(shù)形成擾動。比如當(dāng)儲氣罐41中的氣體壓力大于透平壓縮機進氣管路中氣體壓力時，開啟進氣調(diào)節(jié)閥42，透平壓縮機的進氣壓力會突然升高，從而引起壓縮機工況發(fā)生變化；當(dāng)儲氣罐41中的氣體溫度與壓縮機進氣管路中的氣體溫度不同時，開啟進氣調(diào)節(jié)閥42也會對透平壓縮機的進口溫度形成改變。通過測控單元控制進氣擾動裝置4中的進口畸變裝置43，可以改變壓縮機進氣不均勻度，進而改變壓縮機內(nèi)部工作過程。出口擾動裝置中，由測控單元控制快速調(diào)節(jié)閥151的開度大小和動作頻率，可對透平壓縮機的排氣壓力造成特定擾動，從而模擬測試透平壓縮機18在出口參數(shù)變化時的性能。氣流激勵裝置6中，高壓氣流經(jīng)噴嘴62噴射于透平壓縮機葉片上，改變氣流的噴射速度和方向以模擬透平壓縮機葉輪183在實際工作過程中所受的氣體激勵，通過粘貼于透平壓縮機葉片上的應(yīng)變傳感器63可以以對各種氣流激勵下葉片的受力進行測量。在實際測試過程中，減小進氣閥8的開度，從而降低透平壓縮機的入口壓力。由于測試單元的最低背壓為I個大氣壓，即環(huán)境壓力，為了使測試系統(tǒng)能夠在低于環(huán)境壓力下運行，可以通過關(guān)閉閥門10，開啟調(diào)節(jié)閥門11和啟動真空泵9的方法，使壓縮機的實際排氣壓力低于環(huán)境壓力。此時壓縮機的功耗會明顯下降，從而節(jié)約測試系統(tǒng)的運行成本。而壓縮機在高壓環(huán)境下的性能可以通過此時測得的數(shù)據(jù)進行分析計算。進氣擾動裝置4、出口擾動裝置15和氣流激勵裝置6可單獨工作或共同工作，以測試不同擾動下的透平壓縮機18的性能。
權(quán)利要求
1.一種透平壓縮機測試系統(tǒng)，其特征是 電機(I)的轉(zhuǎn)動輸出經(jīng)變速箱(2)和扭矩傳感器(3)傳動至透平壓縮機(18)的透平壓縮機主軸(182)構(gòu)成測試主機； 在所述透平壓縮機(18)的進氣口設(shè)置進氣擾動單元，所述進氣擾動單元是在自透平壓縮機進氣口起的進氣管路上依次設(shè)置進口壓力溫度傳感器(5)、進氣擾動裝置(4)、流量計(7)和進氣閥⑶； 在所述透平壓縮機(18)的排氣口設(shè)置排氣擾動單元，所述排氣擾動單元是在自透平壓縮機排氣口起的排氣管路上依次設(shè)置出口壓力溫度傳感器(17)、出口擾動裝置(15)、安全閥(14)、主調(diào)節(jié)閥(12)和排氣閥(10)，在所述主調(diào)節(jié)閥(12)上并聯(lián)設(shè)置輔助調(diào)節(jié)閥(13)，在所述主調(diào)節(jié)閥(12)與輔助調(diào)節(jié)閥(13)的并聯(lián)出口與排氣閥(10)的入口之間通過調(diào)節(jié)閥門(11)接一真空泵(9)； 設(shè)置氣流激勵裝置(6)，用于將方向和速度可調(diào)的氣流噴射在透平壓縮機葉片(183)上，在所述透平壓縮機葉片上設(shè)置應(yīng)變傳感器(63)； 設(shè)置測控單元(16)，記錄和保存相關(guān)測試信號，所述相關(guān)測試信號包括所述扭矩傳感器(3)、進口壓力溫度傳感器(5)、流量計(7)、出口壓力溫度傳感器(17)和應(yīng)變傳感器(63)輸出的測試信號。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的透平壓縮機測試系統(tǒng)，其特征是所述進氣擾動裝置(4)是設(shè)置在透平壓縮機進氣管路中的進口畸變裝置(43)，所述進口畸變裝置(43)為徑向畸變網(wǎng)、周向畸變網(wǎng)或進口導(dǎo)葉；所述進口畸變裝置(43)通過進氣調(diào)節(jié)閥(42)與進口儲氣罐(41)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的透平壓縮機測試系統(tǒng)，其特征是所述出口擾動裝置(15)是在排氣管路中設(shè)置快速調(diào)節(jié)閥(151)，用于改變壓縮機排氣壓力及脈動規(guī)律。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的透平壓縮機測試系統(tǒng)，其特征是所述氣流激勵裝置(6)是由依次連接的空壓機(67)、安全閥(66)、儲氣罐(65)、激勵閥門(64)、空氣過濾器(63)、控制閥(61)和將方向和速度可調(diào)的氣流噴射在透平壓縮機葉片上噴嘴(62)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透平壓縮機測試系統(tǒng)，其特征是電機的轉(zhuǎn)動輸出經(jīng)變速箱和扭矩傳感器傳動至透平壓縮機的透平壓縮機主軸構(gòu)成測試主機；針對測試主機分別設(shè)置進氣擾動單元、排氣擾動單元、氣流激勵裝置和設(shè)置測控單元。本發(fā)明能夠?qū)ν钙綁嚎s機在各種進氣條件突變、進氣畸變和排氣條件突變等工況下的性能進行測試；通過實驗方法模擬不同工況下氣流對葉片的激勵，對不同氣流激勵情況下葉片的受力和振動頻率等參數(shù)進行測量。
文檔編號F04D27/00GK102937104SQ20121042249
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者李連生, 趙遠(yuǎn)揚, 楊啟超, 肖軍, 李新宏 申請人:合肥通用機械研究院