CN101718636B - 全高度风机流量-压升测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全高度风机流量-压升测试装置，所述的装置包括高压气源装置、流量测量/稳压调节装置和高度模拟装置，各装置直接通过管路连接，所述的高压气源装置和流量测量/稳压调节装置设置在风机入口前，用来实现风机的入口压力和流量条件，高度模拟装置设置在风机出口管路上，与流量测量/稳压调节装置配合，用于模拟不同高度的压力环境。本发明测试装置原理简单，易于实现；在地面常压条件下可进行不同高度下的风机流量-压升测试，准确度高，测试方法正确可行，解决了风机全高度测量技术难题。

Description

全高度风机流量-压升测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于风机测量技术领域。具体涉及在地面状态下通过模拟不同飞行压力高度(以下简称高度)下的参数获得全高度风机流量-压升关系的测试方法。

背景技术

流量与压升(静或全压升)是风机的主要性能参数，为了获得风机实际的流量-压升性能，需通过试验验证。参考文献1(郭立君，《泵与风机》，中国电力出版社，1997年)介绍了测量风机在0高度下的试验方法一般有常规测试法和自动化测试法。但对于用于航空的机载风机，需要了解风机在不同高度的流量-压升关系，参考文献1所介绍的试验方法就不适用于风机的全高度流量-阻力测试，国内在此领域也无相关公开文献报导。

发明内容

本发明的目的在于提出一种简单可靠的测试装置和测试方法解决地面常压条件下完成不同高度下的风机流量-压升测试。

本发明提供的全高度风机流量-压升测试装置，包括高压气源装置、流量测量/稳压调节装置和高度模拟装置，各装置直接通过管路连接，所述的高压气源装置和流量测量/稳压调节装置设置在风机入口前，用来实现风机的入口压力和流量条件，高度模拟装置设置在风机出口管路上，与流量测量/稳压调节装置配合，用于模拟不同高度的压力环境。

所述的流量测量/稳压调节装置包括设置在高压气源装置和风机入口之间管路上的第一调节阀门、流量计、第二调节阀门和稳压调节装置，所述的第一调节阀门用于调节高压气源装置输出的气体流量；所述的第二调节阀门用于调节被试件的入口流量，流量计可采用高压孔板流量计、质量流量计或涡轮流量计等流量测量元件，用于测量管路中进入被试件入口的气体流量；所述的稳压调节装置为气体稳压罐，其作用是保证被试件入口气体的流场均匀，气流流速小。

所述的高度模拟装置主要由第三调节阀门和真空泵组成，测试过程中，通过调节第三调节阀门的开度，真空泵对管路内抽真空降压，使得稳压调节装置的压力为风机需要的模拟高度值。

一种应用上述测试装置进行全高度风机流量-压升测试的方法，其测试步骤具体为：来自高压气源装置的高压气体，进入流量测量/稳压调节装置，流过被试件后，通过调节高度模拟装置，使得被试件入口压力达到模拟高度要求，如果达到，记录被试件的流量、进出口温度和进出口压力参数，如果条件未满足，调节高度模拟装置，，直至被试件入口达到模拟高度为止，即完成一个流量和压升关系的测量；通过改变流量测量/稳压调节装置的不同流量，通过调节高度模拟装置的压力，即完成风机的不同流量和压升测试。

本发明的优点在于：

(1)本发明的测试装置原理简单，易于实现；

(2)该方法可以在地面环境下模拟不同高度下的风机流量-压升测试，测试方法正确可行，解决了风机全高度测量技术难题。

附图说明

图1是本发明测试方法流程图；

图2是本发明测试装置示意图；

图3是风机全高度静压升-流量曲线；

图4是风机无因次关系曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的提供的测试方法进行详细说明。

所述的测试方法的流程如图1所示，具体的测试方法为：

来自高压气源装置的高压气体，进入流量测量/稳压调节装置，流过被试件后，通过调节高度模拟装置，使得被试件入口压力达到模拟高度要求，如果达到，记录被试件的流量、进出口温度T1、T2和进出口压力P1、P2参数。如果条件未满足，调节高度模拟装置，直至被试件入口达到模拟高度为止，即完成一个流量和压升关系的测量。通过改变流量测量/稳压调节装置的不同流量和调节高度模拟装置的压力，即可完成风机的不同流量和压升测试。

上述测试方法中，如图2所示，通过高度模拟装置4模拟不同高度的压力环境，高度模拟装置4可以采用第三调节阀门401和真空泵402实现，通过高压气源装置1和流量测量/稳压调节装置2来实现被试件3(风机)的入口压力条件。

如图2所示，所述的高压气源装置1用于为管路内提供高压气体。所述的流量测量/稳压调节装置2包括第一调节阀门201、流量计202、第二调节阀门203和稳压调节装置204，所述的第一调节阀门201用于调节高压气源装置1输出的气体流量；所述的第二调节阀门203用于调节被试件3的入口流量，流量计202采用高压孔板流量计，用于测量管路中进入被试件3入口的气体流量；所述的稳压调节装置204为一个较大的气体稳压罐，其作用是保证被试件3入口气体的流场均匀，气流流速小。

所述的高度模拟装置4主要由第三调节阀门401和真空泵402组成，测试过程中，通过调节第三调节阀门401的开度，使得真空泵402对管路内抽真空降压，使得稳压调节装置204的压力P1为被试件3需要的模拟高度值。

应用本发明提供的测试方法和测试装置对某型轴流风机进行0m、3000m、6000m和9000m四种不同高度的试验。风机入口压力分别为101.3kPa、109.1kPa、73.5kPa和47.8kPa。

采用本发明的提供的方法进行测试后的测试结果见图3。

定义风机的两个无因次量分别为流量系数G′和风机静压头系数p′，如下

$G^{\′}=\frac{G_v}{{\mathrm{nD}}^3}$

$p^{\′}=\frac{\mathrm{\Δp}}{{\mathrm{\ρn}}^2{D}^2}$

式中G_v-空气体积流量(m³/s)；

n-风机转速(rpm)；

D-风机管道直径(m)；

ρ-密度(kg/m³)；

ΔP-风机进出口静压升(Pa)。

风机的静压头系数与流量系数关系见图3。在不同高度下一致性好，满足风机定律，说明本发明技术路线可行。

Claims (3)

1.全高度风机流量-压升测试装置，其特征在于：所述的装置包括高压气源装置、流量测量/稳压调节装置和高度模拟装置，各装置直接通过管路连接，所述的高压气源装置和流量测量/稳压调节装置设置在风机入口前，用来实现风机的入口压力和流量条件，高度模拟装置设置在风机出口管路上，与流量测量/稳压调节装置配合，用于模拟不同高度的压力环境；

所述的流量测量/稳压调节装置包括设置在高压气源装置和风机入口之间管路上的第一调节阀门、流量计、第二调节阀门和稳压调节装置，所述的第一调节阀门用于调节高压气源装置输出的气体流量；所述的第二调节阀门用于调节风机的入口流量，流量计用于测量管路中进入风机入口的气体流量；所述的稳压调节装置为气体稳压罐，其作用是保证风机入口气体的流场均匀，气流流速小；所述的高度模拟装置主要由第三调节阀门和真空泵组成，测试过程中，通过调节第三调节阀门的开度，使得真空泵对管路内抽真空降压，使得稳压调节装置的压力为风机需要的模拟高度值。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：流量计采用高压孔板流量计、质量流量计或涡轮流量计。

3.一种应用上述测试装置进行全高度风机流量-压升测试的方法，其特征在于：来自高压气源装置的高压气体，进入流量测量/稳压调节装置，流过风机后，通过调节高度模拟装置，使得风机入口压力达到模拟高度要求，如果达到，记录风机的流量、进出口温度和进出口压力参数，如果条件未满足，调节高度模拟装置，直至风机入口压力达到模拟高度为止，即完成一个流量和压升关系的测量；通过改变流量测量/稳压调节装置的不同流量和通过调节高度模拟装置的压力，即完成风机的不同流量和压升测试。

Images