CN112362351B - 一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验方法，该系统包括加热器、待试涡轮、冷却器、待试压气机、压气机、涡轮、燃烧室、储气罐、旁通阀、涡轮流量调节阀和闭式循环工质以及压力、温度、流量等的传感器。根据闭式布雷顿循环发电系统采用的工质物性参数，确定试验系统中的闭式循环工质，基于循环工质对待试涡轮和待试压气机的进行性能评估，确定系统各部件的性能参数和试验剖面；在此基础上搭建试验系统并开展待试涡轮和待试压气机的部件性能试验测试，进行待试涡轮和待试压气机的部件性能计算与分析。该试验系统及方法能够为闭式布雷顿循环发电系统中叶轮机部件的性能参数测试提供有效的技术途径。

Description

一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验方法

技术领域

本发明属于闭式布雷顿循环发电系统试验技术领域，具体涉及一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验方法。

背景技术

闭式布雷顿循环发电系统作为一种新型能量转换装置，能够借助工质在闭式循环条件下有序流动通过吸收热量、膨胀做功、放热和压缩等热力循环过程实现热能向机械能的转换，并利用电机进一步将机械能转变为电能。典型的闭式布雷顿循环热电转换系统主要由加热器、涡轮、压气机、电机、回热器、冷却器等部件组成。闭式布雷顿循环发电系统在工作过程中与外界仅发生能量交换，而不进行物质交换，其应用前景广阔。

叶轮机即涡轮和压气机作为闭式布雷顿循环发电系统中的核心部件，对系统的热电转换效率、功率等性能指标有着重要的影响。在闭式布雷顿循环发电系统研制阶段，准确获取涡轮和压气机的性能参数，将有助于闭式布雷顿循环发电系统的总体性能参数匹配与优化设计。

与出口同外界环境相通的涡轮或进口同外界环境相通的压气机等开式循环条件下工作的叶轮机不同，闭式布雷顿循环发电系统中涡轮和压气机均工作在闭式条件下，流经叶轮机的工质在闭式系统中循环流动。采用传统开式叶轮机试验系统或方法有时将难以准确获取叶轮机在闭式循环条件下工作时的性能参数，特别是当闭式布雷顿循环发电系统中叶轮机进出口压力参数较高时，开式试验将无法对闭式循环条件下叶轮机的工作状态进行有效模拟。此外，为适应不同的应用需求，闭式布雷顿循环发电系统的工质选择也存在明显的不同，有的工质价格昂贵，如果采用开式试验方法进行叶轮机部件性能试验将导致试验成本的急剧增加。为有效获取闭式布雷顿循环发电系统中涡轮和压气机的气动性能，需要探索切实可行的试验方法，既能合理模拟叶轮机的闭式循环工作状态，保证叶轮机部件性能参数的准确获取，又不明显增大试验成本。

发明内容

本发明针对闭式布雷顿循环叶轮机部件性能试验需求，提出一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验方法。该试验系统包括加热器、待试涡轮、冷却器、待试压气机、压气机、涡轮、燃烧室、储气罐、待试涡轮进口压力传感器、待试涡轮进口温度传感器、旁通阀、待试涡轮流量计、待试涡轮出口温度传感器、待试涡轮出口压力传感器、待试压气机进口温度传感器、待试压气机进口压力传感器、待试压气机流量计、待试压气机出口温度传感器、待试压气机出口压力传感器、压气机出口温度传感器、压气机出口压力传感器、压气机进口温度传感器、压气机进口压力传感器、压气机流量计、涡轮出口温度传感器、涡轮出口压力传感器、涡轮流量计、涡轮进口温度传感器、涡轮进口压力传感器、涡轮流量调节阀和闭式循环工质。根据待试涡轮和待试压气机所对应的闭式布雷顿循环发电系统采用的工质的物性参数，确定试验系统中的闭式循环工质，基于循环工质对待试涡轮和待试压气机的进行性能评估，进一步确定闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统各部件的性能参数和试验剖面；在此基础上，搭建闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统，开展待试涡轮和待试压气机的部件性能试验测试，进行待试涡轮和待试压气机的部件性能计算与分析。该试验系统及方法能够模拟闭式布雷顿循环发电系统中叶轮机部件的工作状态，获取待试压气机和待试涡轮在闭式循环条件下的性能参数，为闭式布雷顿循环系统中叶轮机部件的性能参数测试与评价提供有效技术途径。

本发明的技术方案：

一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统，包括加热器、待试涡轮、冷却器、待试压气机、压气机、涡轮、燃烧室、储气罐、待试涡轮进口压力传感器、待试涡轮进口温度传感器、旁通阀、待试涡轮流量计、待试涡轮出口温度传感器、待试涡轮出口压力传感器、待试压气机进口温度传感器、待试压气机进口压力传感器、待试压气机流量计、待试压气机出口温度传感器、待试压气机出口压力传感器、压气机出口温度传感器、压气机出口压力传感器、压气机进口温度传感器、压气机进口压力传感器、压气机流量计、涡轮出口温度传感器、涡轮出口压力传感器、涡轮流量计、涡轮进口温度传感器、涡轮进口压力传感器、涡轮流量调节阀和闭式循环工质。

所述加热器用于加热闭式循环工质，所述加热器的进口同待试压气机的出口相连接，所述加热器的出口同待试涡轮的进口相连接。

所述待试涡轮为系统中的被试件，所述待试涡轮的进口同加热器的出口相连接，所述待试涡轮的出口同冷却器的进口相连接，所述待试涡轮的转轴同所述压气机的转轴相联接。

所述冷却器用于冷却闭式循环工质，所述冷却器的进口同待试涡轮的出口相连接，所述冷却器的出口同待试压气机的进口相连接。

所述待试压气机为系统中的被试件，所述待试压气机的进口同冷却器的出口相连接，所述待试压气机的出口同加热器的进口相连接，所述待试压气机的转轴同所述涡轮的转轴相联接。

所述压气机用于吸收和测量待试涡轮产生的机械功，所述压气机的进口同外部环境相连通，所述压气机的出口同储气罐的进口相连接，所述压气机的转轴同所述待试涡轮的转轴相联接。

所述涡轮用于驱动待试压气机并测量压气机消耗的机械功，所述涡轮的进口同燃烧室的出口相连接，所述涡轮的出口同外部环境相连通，所述涡轮的转轴同待试压气机的转轴相联接。

所述燃烧室用于产生高温高压气体以驱动涡轮工作，所述燃烧室的出口同涡轮的进口相连接。

所述储气罐用于收集压气机产生的压缩气体，所述储气罐的进口同压气机的出口相连接。

所述待试涡轮进口压力传感器用于测量待试涡轮的进口压力，所述待试涡轮进口压力传感器置于待试涡轮的进口和加热器的出口之间。

所述待试涡轮进口温度传感器用于测量待试涡轮的进口温度，所述待试涡轮进口温度传感器置于待试涡轮的进口和加热器的出口之间。

所述旁通阀用于调节待试涡轮的流量，所述旁通阀置于待试涡轮的进口和冷却器的进口之间。

所述待试涡轮流量计用于测量待试涡轮的流量，所述待试涡轮流量计置于待试涡轮的出口和冷却器的进口之间。

所述待试涡轮出口温度传感器用于测量待试涡轮的出口温度，所述待试涡轮出口温度传感器置于待试涡轮的出口和冷却器的进口之间。

所述待试涡轮出口压力传感器用于测量待试涡轮的出口压力，所述待试涡轮出口压力传感器置于待试涡轮的出口和冷却器的进口之间。

所述待试压气机进口温度传感器用于测量待试压气机的进口温度，所述待试压气机进口温度传感器置于待试压气机的进口和冷却器的出口之间。

所述待试压气机进口压力传感器用于测量待试压气机的进口压力，所述待试压气机进口压力传感器置于待试压气机的进口和冷却器的出口之间。

所述待试压气机流量计用于测量待试压气机的流量，所述待试压气机流量计置于待试压气机的进口和冷却器的出口之间。

所述待试压气机出口温度传感器用于测量待试压气机的出口温度，所述待试压气机出口温度传感器置于待试压气机的出口和加热器的进口之间。

所述待试压气机出口压力传感器用于测量待试压气机的出口压力，所述待试压气机出口压力传感器置于待试压气机的出口和加热器的进口之间。

所述压气机出口温度传感器用于测量压气机的出口温度，所述压气机出口温度传感器置于压气机的出口和储气罐的进口之间。

所述压气机出口压力传感器用于测量压气机的出口压力，所述压气机出口压力传感器置于压气机的出口和储气罐的进口之间。

所述压气机进口温度传感器用于测量压气机的进口温度，所述压气机进口温度传感器置于压气机的进口部位。

所述压气机进口压力传感器用于测量压气机的进口压力，所述压气机进口压力传感器置于压气机的进口部位。

所述压气机流量计用于测量压气机的流量，所述压气机流量计置于压气机的进口连接管路上。

所述涡轮出口温度传感器用于测量涡轮的出口温度，所述涡轮出口温度传感器置于涡轮的出口部位。

所述涡轮出口压力传感器用于测量涡轮的出口压力，所述涡轮出口压力传感器置于涡轮的出口部位。

所述涡轮流量计用于测量涡轮的流量，所述涡轮流量计置于涡轮的出口连接管路上。

所述涡轮进口温度传感器用于测量涡轮的进口温度，所述涡轮进口温度传感器置于涡轮的进口和燃烧室的出口之间。

所述涡轮进口压力传感器用于测量涡轮的进口压力，所述涡轮进口压力传感器置于涡轮的进口和燃烧室的出口之间。

所述涡轮流量调节阀用于调节涡轮的流量，所述涡轮流量调节阀位于燃烧室气体进口连接管路上。

所述闭式循环工质用于实现能量在加热器、待试涡轮、冷却器和待试压气机所组成的闭式试验系统的传递，所述闭式循环工质采用单一物质或是混合物质，所述闭式循环工质的物性参数同闭式布雷顿循环发电系统中待试压气机和待试涡轮的工质物性参数保持一致。

上述闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统的试验方法，包括以下步骤：

a、确定待试涡轮和待试压气机的闭式循环工质：根据待试涡轮和待试压气机所对应的闭式布雷顿循环发电系统采用的工质的物性参数，确定试验系统中待试涡轮和待试压气机的闭式循环工质。

b、对待试涡轮和待试压气机的进行性能评估：根据步骤a确定的待试涡轮和待试压气机的闭式循环工质物性参数，结合待试涡轮和待试压气机的结构设计参数，对待试涡轮和待试压气机的性能参数进行评估。

c、确定闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统各部件的性能参数：根据步骤b确定的待试涡轮和待试压气机的性能评估结果，确定试验系统中组成部件加热器、冷却器、压气机、涡轮、燃烧室、储气罐、待试涡轮进口压力传感器、待试涡轮进口温度传感器、旁通阀、待试涡轮流量计、待试涡轮出口温度传感器、待试涡轮出口压力传感器、待试压气机进口温度传感器、待试压气机进口压力传感器、待试压气机流量计、待试压气机出口温度传感器、待试压气机出口压力传感器、压气机出口温度传感器、压气机出口压力传感器、压气机进口温度传感器、压气机进口压力传感器、压气机流量计、涡轮出口温度传感器、涡轮出口压力传感器、涡轮流量计、涡轮进口温度传感器、涡轮进口压力传感器和涡轮流量调节阀的参数。

d、确定闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验剖面：根据步骤b给出的待试涡轮和待试压气机的性能评估结果以及步骤c确定的试验系统各部件的性能参数，结合待试涡轮和待试压气机所对应的闭式布雷顿循环发电系统的工作剖面以及，确定闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验剖面；

e、搭建闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统：根据步骤c确定的试验系统各部件的参数，进行闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统搭建，将待试涡轮和待试压气机安装在试验台对应部位上。

f、开展待试涡轮和待试压气机的部件性能试验测试：按照步骤d确定的试验剖面，在步骤e完成搭建的闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统上，通过调节涡轮流量调节阀和旁通阀，分别测取待试涡轮、待试压气机、涡轮以及压气机的进出口温度、压力和流量参数。

g、进行待试涡轮和待试压气机的部件性能分析：根据步骤f测取的待试涡轮、待试压气机、涡轮以及压气机的进出口温度、压力和流量参数，结合涡轮和压气机的性能参数，计算待试涡轮和待试压气机的性能参数。

本发明的有益效果是：

本发明一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验方法，在试验系统中待试涡轮和待试压气机置于闭式循环试验系统，可以有效地模拟待试涡轮和待试压气机在闭式布雷顿循环发电系统中的工作状态。闭式循环工质的物性参数同闭式布雷顿循环发电系统中压气机和涡轮的工质物性参数保持一致，可以保证试验过程中待试压气机和待试涡轮的性能参数的有效性。在待试涡轮的进口和冷却器的进口之间设置旁通阀以及在燃烧室气体进口连接管路上设置涡轮流量调节阀，可以实现对闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统参数的有效调节，保证待试压气机和待试涡轮载在多种工况下的性能参数获取；同时还可以提高试验系统的安全性。借助该试验系统及方法能够有效获取待试压气机和待试涡轮在闭式循环条件下的性能参数，可以更好地满足闭式布雷顿循环发电系统叶轮机部件性能测试需求。

附图说明

图1是闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统组成示意图。

1加热器 2待试涡轮 3冷却器 4待试压气机 5压气机 6涡轮 7燃烧室 8储气罐 9待试涡轮进口压力传感器 10待试涡轮进口温度传感器 11旁通阀12待试涡轮流量计 13待试涡轮出口温度传感器 14待试涡轮出口压力传感器 15待试压气机进口温度传感器 16待试压气机进口压力传感器 17待试压气机流量计 18待试压气机出口温度传感器 19待试压气机出口压力传感器 20压气机出口温度传感器 21压气机出口压力传感器 22压气机进口温度传感器 23压气机进口压力传感器24压气机流量计 25涡轮出口温度传感器 26涡轮出口压力传感器 27涡轮流量计28涡轮进口温度传感器 29涡轮进口压力传感器 30涡轮流量调节阀

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如图1所示，一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统，包括加热器1、待试涡轮2、冷却器3、待试压气机4、压气机5、涡轮6、燃烧室7、储气罐8、待试涡轮进口压力传感器9、待试涡轮进口温度传感器10、旁通阀11、待试涡轮流量计12、待试涡轮出口温度传感器13、待试涡轮出口压力传感器14、待试压气机进口温度传感器15、待试压气机进口压力传感器16、待试压气机流量计 17、待试压气机出口温度传感器18、待试压气机出口压力传感器19、压气机出口温度传感器20、压气机出口压力传感器21、压气机进口温度传感器22、压气机进口压力传感器23、压气机流量计24、涡轮出口温度传感器25、涡轮出口压力传感器26、涡轮流量计27、涡轮进口温度传感器28、涡轮进口压力传感器 29、涡轮流量调节阀30和闭式循环工质。

所述加热器1用于加热闭式循环工质，所述加热器的进口同待试压气机4 的出口相连接，所述加热器1的出口同待试涡轮2的进口相连接。

所述待试涡轮2为系统中的被试件，所述待试涡轮2的进口同加热器1的出口相连接，所述待试涡轮2的出口同冷却器3的进口相连接，所述待试涡轮2 的转轴同所述压气机5的转轴相联接。

所述冷却器3用于冷却闭式循环工质，所述冷却器3的进口同待试涡轮2 的出口相连接，所述冷却器3的出口同待试压气机4的进口相连接。

所述待试压气机4为系统中的被试件，所述待试压气机4的进口同冷却器3 的出口相连接，所述待试压气机4的出口同加热器1的进口相连接，所述待试压气机4的转轴同所述涡轮6的转轴相联接。

所述压气机5用于吸收和测量待试涡轮1产生的机械功，所述压气机5的进口同外部环境相连通，所述压气机5的出口同储气罐8的进口相连接，所述压气机5的转轴同所述待试涡轮2的转轴相联接。

所述涡轮6用于驱动待试压气机4并测量压气机4消耗的机械功，所述涡轮6的进口同燃烧室7的出口相连接，所述涡轮6的出口同外部环境相连通，所述涡轮6的转轴同待试压气机4的转轴相联接。

所述燃烧室7用于产生高温高压气体以驱动涡轮6工作，所述燃烧室7的出口同涡轮6的进口相连接。

所述储气罐8用于收集压气机5产生的压缩气体，所述储气罐8的进口同压气机5的出口相连接。

所述待试涡轮进口压力传感器9用于测量待试涡轮2的进口压力，所述待试涡轮进口压力传感器9置于待试涡轮2的进口和加热器1的出口之间。

所述待试涡轮进口温度传感器10用于测量待试涡轮2的进口温度，所述待试涡轮进口温度传感器9置于待试涡轮2的进口和加热器1的出口之间。

所述旁通阀11用于调节待试涡轮2的流量，所述旁通阀11置于待试涡轮2 的进口和冷却器3的进口之间。

所述待试涡轮流量计12用于测量待试涡轮2的流量，所述待试涡轮流量计 12置于待试涡轮2的出口和冷却器3的进口之间。

所述待试涡轮出口温度传感器13用于测量待试涡轮2的出口温度，所述待试涡轮出口温度传感器置13于待试涡轮2的出口和冷却器3的进口之间。

所述待试涡轮出口压力传感器14用于测量待试涡轮2的出口压力，所述待试涡轮出口压力传感器14置于待试涡轮2的出口和冷却器3的进口之间。

所述待试压气机进口温度传感器15用于测量待试压气机4的进口温度，所述待试压气机进口温度传感器15置于待试压气机4的进口和冷却器3的出口之间。

所述待试压气机进口压力传感器16用于测量待试压气机4的进口压力，所述待试压气机进口压力传感器16置于待试压气机4的进口和冷却器3的出口之间。

所述待试压气机流量计17用于测量待试压气机4的流量，所述待试压气机流量计14置于待试压气机4的进口和冷却器3的出口之间。

所述待试压气机出口温度传感器18用于测量待试压气机4的出口温度，所述待试压气机出口温度传感器18置于待试压气机4的出口和加热器1的进口之间。

所述待试压气机出口压力传感器19用于测量待试压气机4的出口压力，所述待试压气机出口压力传感器19置于待试压气机4的出口和加热器1的进口之间。

所述压气机出口温度传感器20用于测量压气机5的出口温度，所述压气机出口温度传感器20置于压气机5的出口和储气罐8的进口之间。

所述压气机出口压力传感器21用于测量压气机5的出口压力，所述压气机出口压力21传感器置于压气机5的出口和储气罐8的进口之间。

所述压气机进口温度传感器22用于测量压气机5的进口温度，所述压气机进口温度传感器22置于压气机5的进口部位。

所述压气机进口压力传感器23用于测量压气机5的进口压力，所述压气机进口压力传感器23置于压气机5的进口部位。

所述压气机流量计24用于测量压气机5的流量，所述压气机流量计24置于压气机5的进口连接管路上。

所述涡轮出口温度传感器25用于测量涡轮6的出口温度，所述涡轮出口温度传感器25置于涡轮6的出口部位。

所述涡轮出口压力传感器26用于测量涡轮6的出口压力，所述涡轮出口压力传感器26置于涡轮6的出口部位。

所述涡轮流量计27用于测量涡轮6的流量，所述涡轮流量计27置于涡轮6 的出口连接管路上。

所述涡轮进口温度传感器28用于测量涡轮6的进口温度，所述涡轮进口温度传感器28置于涡轮6的进口和燃烧室7的出口之间。

所述涡轮进口压力传感器29用于测量涡轮6的进口压力，所述涡轮进口压力传感器29置于涡轮6的进口和燃烧室7的出口之间。

所述涡轮流量调节阀30用于调节涡轮6的流量，所述涡轮流量调节阀30 位于燃烧室7的气体进口连接管路上。

所述闭式循环工质用于实现能量在加热器1、待试涡轮2、冷却器3和待试压气机4所组成的闭式试验系统的传递，所述闭式循环工质采用单一物质或是混合物质，所述闭式循环工质的物性参数同闭式布雷顿循环发电系统中待试压气机和待试涡轮的工质物性参数保持一致。

上述闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统的试验方法，包括以下步骤：

a、确定待试涡轮2和待试压气机4的闭式循环工质：根据待试涡轮2和待试压气机4所对应的闭式布雷顿循环发电系统采用的工质的物性参数，确定试验系统中待试涡轮2和待试压气机4的闭式循环工质；

b、对待试涡轮2和待试压气机4的进行性能评估：根据步骤a确定的待试涡轮2和待试压气机4的闭式循环工质物性参数，结合待试涡轮2和待试压气机4的结构设计参数，对待试涡轮2和待试压气机4的性能参数进行评估；

c、确定闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统各部件的性能参数：根据步骤b确定的待试涡轮和待试压气机的性能评估结果，确定试验系统中组成部件加热器1、冷却器3、压气机5、涡轮6、燃烧室7、储气罐8、待试涡轮进口压力传感器9、待试涡轮进口温度传感器10、旁通阀11、待试涡轮流量计12、待试涡轮出口温度传感器13、待试涡轮出口压力传感器14、待试压气机进口温度传感器15、待试压气机进口压力传感器16、待试压气机流量计17、待试压气机出口温度传感器18、待试压气机出口压力传感器19、压气机出口温度传感器20、压气机出口压力传感器21、压气机进口温度传感器22、压气机进口压力传感器23、压气机流量计24、涡轮出口温度传感器25、涡轮出口压力传感器26、涡轮流量计27、涡轮进口温度传感器28、涡轮进口压力传感器29和涡轮流量调节阀30的参数。

d、确定闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验剖面：根据步骤b给出的待试涡轮2和待试压气机4的性能评估结果以及步骤c确定的试验系统各部件的性能参数，结合待试涡轮2和待试压气机4所对应的闭式布雷顿循环发电系统的工作剖面以及，确定闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验剖面；

e、搭建闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统：根据步骤c确定的试验系统各部件的参数，进行闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统搭建，将待试涡轮2和待试压气机4安装在试验台对应部位上。

f、开展待试涡轮2和待试压气机4的部件性能试验测试：按照步骤d确定的试验剖面，在步骤e完成搭建的闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统上，通过调节涡轮流量调节阀30和旁通阀11，分别测取待试涡轮2、待试压气机4、涡轮6以及压气机5的进出口温度、压力和流量参数。

g、进行待试涡轮2和待试压气机4的部件性能分析：根据步骤f测取的待试涡轮2、待试压气机4、涡轮6以及压气机5的进出口温度、压力和流量参数，结合涡轮6和压气机5的性能参数，计算待试涡轮2和待试压气机4的性能参数。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统，其特征在于：包括加热器(1)、待试涡轮(2)、冷却器(3)、待试压气机(4)、压气机(5)、涡轮(6)、燃烧室(7)、储气罐(8)、待试涡轮进口压力传感器(9)、待试涡轮进口温度传感器(10)、旁通阀(11)、待试涡轮流量计(12)、待试涡轮出口温度传感器(13)、待试涡轮出口压力传感器(14)、待试压气机进口温度传感器(15)、待试压气机进口压力传感器(16)、待试压气机流量计(17)、待试压气机出口温度传感器(18)、待试压气机出口压力传感器(19)、压气机出口温度传感器(20)、压气机出口压力传感器(21)、压气机进口温度传感器(22)、压气机进口压力传感器(23)、压气机流量计(24)、涡轮出口温度传感器(25)、涡轮出口压力传感器(26)、涡轮流量计(27)、涡轮进口温度传感器(28)、涡轮进口压力传感器(29)、涡轮流量调节阀(30)和闭式循环工质；

所述加热器(1)用于加热闭式循环工质，所述加热器的进口同待试压气机(4)的出口相连接，所述加热器(1)的出口同待试涡轮(2)的进口相连接；

所述冷却器(3)用于冷却闭式循环工质，所述冷却器(3)的进口同待试涡轮(2)的出口相连接，所述冷却器(3)的出口同待试压气机(4)的进口相连接；

所述压气机(5)用于吸收和测量待试涡轮(2)产生的机械功，所述压气机(5)的进口同外部环境相连通，所述压气机(5)的出口同储气罐(8)的进口相连接，所述压气机(5)的转轴同所述待试涡轮(2)的转轴相联接；

所述涡轮(6)用于驱动待试压气机(4)并测量压气机(4)消耗的机械功，所述涡轮(6)的进口同燃烧室(7)的出口相连接，所述涡轮(6)的出口同外部环境相连通，所述涡轮(6)的转轴同待试压气机(4)的转轴相联接；

所述燃烧室(7)用于产生高温高压气体以驱动涡轮(6)工作，所述燃烧室(7)的出口同涡轮(6)的进口相连接；

所述储气罐(8)用于收集压气机(5)产生的压缩气体，所述储气罐(8)的进口同压气机(5)的出口相连接；

所述待试涡轮进口压力传感器(9)用于测量待试涡轮(2)的进口压力，所述待试涡轮进口压力传感器(9)置于待试涡轮(2)的进口和加热器(1)的出口之间；

所述待试涡轮进口温度传感器(10)用于测量待试涡轮(2)的进口温度，所述待试涡轮进口温度传感器(10)置于待试涡轮(2)的进口和加热器(1)的出口之间；

所述待试涡轮流量计(12)用于测量待试涡轮(2)的流量，所述待试涡轮流量计(12)置于待试涡轮(2)的出口和冷却器(3)的进口之间；

所述待试涡轮出口温度传感器(13)用于测量待试涡轮(2)的出口温度，所述待试涡轮出口温度传感器置(13)于待试涡轮(2)的出口和冷却器(3)的进口之间；

所述待试涡轮出口压力传感器(14)用于测量待试涡轮(2)的出口压力，所述待试涡轮出口压力传感器(14)置于待试涡轮(2)的出口和冷却器(3)的进口之间；

所述待试压气机进口温度传感器(15)用于测量待试压气机(4)的进口温度，所述待试压气机进口温度传感器(15)置于待试压气机(4)的进口和冷却器(3)的出口之间；

所述待试压气机进口压力传感器(16)用于测量待试压气机(4)的进口压力，所述待试压气机进口压力传感器(16)置于待试压气机(4)的进口和冷却器(3)的出口之间；

所述待试压气机流量计(17)用于测量待试压气机(4)的流量，所述待试压气机流量计(17)置于待试压气机(4)的进口和冷却器(3)的出口之间；

所述待试压气机出口温度传感器(18)用于测量待试压气机(4)的出口温度，所述待试压气机出口温度传感器(18)置于待试压气机(4)的出口和加热器(1)的进口之间；

所述待试压气机出口压力传感器(19)用于测量待试压气机(4)的出口压力，所述待试压气机出口压力传感器(19)置于待试压气机(4)的出口和加热器(1)的进口之间；

所述压气机出口温度传感器(20)用于测量压气机(5)的出口温度，所述压气机出口温度传感器(20)置于压气机(5)的出口和储气罐(8)的进口之间；

所述压气机出口压力传感器(21)用于测量压气机(5)的出口压力，所述压气机出口压力(21)传感器置于压气机(5)的出口和储气罐(8)的进口之间；

所述压气机进口温度传感器(22)用于测量压气机(5)的进口温度，所述压气机进口温度传感器(22)置于压气机(5)的进口部位；

所述压气机进口压力传感器(23)用于测量压气机(5)的进口压力，所述压气机进口压力传感器(23)置于压气机(5)的进口部位；

所述压气机流量计(24)用于测量压气机(5)的流量，所述压气机流量计(24)置于压气机(5)的进口连接管路上；

所述涡轮出口温度传感器(25)用于测量涡轮(6)的出口温度，所述涡轮出口温度传感器(25)置于涡轮(6)的出口部位；

所述涡轮出口压力传感器(26)用于测量涡轮(6)的出口压力，所述涡轮出口压力传感器(26)置于涡轮(6)的出口部位；

所述涡轮流量计(27)用于测量涡轮(6)的流量，所述涡轮流量计(27)置于涡轮(6)的出口连接管路上；

所述涡轮进口温度传感器(28)用于测量涡轮(6)的进口温度，所述涡轮进口温度传感器(28)置于涡轮(6)的进口和燃烧室(7)的出口之间；

所述涡轮进口压力传感器(29)用于测量涡轮(6)的进口压力，所述涡轮进口压力传感器(29)置于涡轮(6)的进口和燃烧室(7)的出口之间；

所述涡轮流量调节阀(30)用于调节涡轮(6)的流量，所述涡轮流量调节阀(30)位于燃烧室(7)的气体进口连接管路上。

2.根据权利要求1所述的一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统，其特征在于：所述待试涡轮(2)为系统中的被试件，所述待试涡轮(2)的进口同加热器(1)的出口相连接，所述待试涡轮(2)的出口同冷却器(3)的进口相连接，所述待试涡轮(2)的转轴同所述压气机(5)的转轴相联接。

3.根据权利要求1所述的一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统，其特征在于：所述待试压气机(4)为系统中的被试件，所述待试压气机(4)的进口同冷却器(3)的出口相连接，所述待试压气机(4)的出口同加热器(1)的进口相连接，所述待试压气机(4)的转轴同所述涡轮(6)的转轴相联接。

4.根据权利要求1所述的一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统，其特征在于：所述旁通阀(11)用于调节待试涡轮(2)的流量，所述旁通阀(11)置于待试涡轮(2)的进口和冷却器(3)的进口之间。

5.根据权利要求1所述的一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统，其特征在于：所述闭式循环工质用于实现能量在加热器(1)、待试涡轮(2)、冷却器(3)和待试压气机(4)所组成的闭式试验系统的传递，所述闭式循环工质采用单一物质或是混合物质，所述闭式循环工质的物性参数同闭式布雷顿循环发电系统中待试压气机和待试涡轮的工质物性参数保持一致。

6.一种权利要求1所述闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、确定待试涡轮(2)和待试压气机(4)的闭式循环工质；

b、对待试涡轮(2)和待试压气机(4)的进行性能评估；

c、确定闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统各部件的性能参数；

d、确定闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验剖面；

e、搭建闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统；

f、开展待试涡轮(2)和待试压气机(4)的部件性能试验测试；

g、进行待试涡轮(2)和待试压气机(4)的部件性能分析。

7.根据权利要求6所述的一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统的试验方法，其特征在于：在步骤a中，根据待试涡轮(2)和待试压气机(4)所对应的闭式布雷顿循环发电系统采用的工质的物性参数，确定试验系统中待试涡轮(2)和待试压气机(4)的闭式循环工质。

8.根据权利要求6所述的一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统的试验方法，其特征在于：在步骤b中，根据步骤a确定的待试涡轮(2)和待试压气机(4)的闭式循环工质物性参数，结合待试涡轮(2)和待试压气机(4)的结构设计参数，对待试涡轮(2)和待试压气机(4)的性能参数进行评估。

9.根据权利要求6所述的一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统的试验方法，其特征在于：在步骤f中，按照步骤d确定的试验剖面，在步骤e完成搭建的闭式布雷顿循环叶轮机性能协同试验系统上，通过调节涡轮流量调节阀(30)和旁通阀(11)，分别测取待试涡轮(2)、待试压气机(4)、涡轮(6) 以及压气机(5)的进出口温度、压力和流量参数。

10.根据权利要求6所述的一种闭式循环涡轮及压气机性能协同试验系统的试验方法，其特征在于：在步骤g中，根据步骤f测取的待试涡轮(2)、待试压气机(4)、涡轮(6)以及压气机(5)的进出口温度、压力和流量参数，结合涡轮(6)和压气机(5)的性能参数，计算待试涡轮(2)和待试压气机(4)的性能参数。

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