RU138285U1

RU138285U1 - STAND FOR TESTING TURBOCHARGERS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: RU138285U1
Application number: RU2013142742/06U
Authority: RU
Inventors: Валерий Наумович Каминский; Роман Валерьевич Каминский; Сергей Владимирович Сибиряков; Алексей Витальевич Лазарев; Сергей Анатольевич Корнеев; Иван Николаевич Григоров; Евгений Александрович Костюков; Вячеслав Сергеевич Шаранов; Александр Сергеевич Филиппов; Антон Сергеевич Сергеев; Анатолий Андреевич Гусак
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Турботехника"
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2014-03-10

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к испытательной технике, а именно к средствам для испытания турбокомпрессоров, агрегатированых с двигателями, приводимыми ими в действие. Задача предлагаемой полезной модели состоит в повышении точности и эффективности проводимых испытаний на любых нагрузочных режимах путем имитации реальных режимов нагружения испытываемых турбокомпрессоров, а также в расширении диапазона мощностей и номенклатуры испытываемых турбокомпрессоров с увеличенными диаметрами рабочих колес компрессора и с охлаждением среднего корпуса. Предлагаемый стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания содержит сообщенные с атмосферой патрубки подвода воздуха к испытываемому ТКР и отвода уходящих газов, обводной U-образный воздухоподающий патрубок, сообщающий напорный патрубок компрессора с входным патрубком турбины испытываемого ТКР, систему «горячего» запуска турбины испытуемого ТКР, включающую камеру сгорания для сжигания углеводородного топлива, размещенную в ветви обводного патрубка перед входным патрубком турбины ТКР и снабженную по меньшей мере одной топливной форсункой, систему «холодного» запуска турбины испытываемого ТКР, включающую компрессорную станцию, подключенную выходным напорным патрубком к обводному воздухоподающему патрубку перед входным патрубком турбины ТКР. Выходной напорный патрубок компрессорной станции снабжен виброкомпенсатором и управляемым перепускным клапаном с регулируемой поворотной заслонкой, установленным с возможностью выполнения функции аварийного клапана. Стенд дополнительно снабжен распределительным воздухоподающим трубопроводом, выполненным в виде замкнутого ромбовидного патрубка, снабженного управляемыми перепускными клапанами с регулируемыми поворотными заслонками, каждый из которых расположен на одной из сторон ромба, и снабженного по наружной стороне ромба отверстиями, расположенными в зонах между смежными его сторонами с возможностью сообщения противолежащих отверстий патрубка, расположенных в одной плоскости, с выходом напорного патрубка компрессорной станции и с ветвью обводного патрубка, сообщенной с напорным патрубком компрессора испытываемого ТКР, и с возможностью сообщения противолежащих отверстий патрубка в перпендикулярной плоскости с ветвью обводного патрубка, содержащей камеру сгорания, и со спускным патрубком, сообщенным с атмосферой. Каждая ветвь обводного патрубка снабжена термокомпенсатором и управляемым перепускным клапаном с регулируемой поворотной заслонкой, а ветвь, содержащая камеру сгорания, дополнительно снабжена байпасным трубопроводом, сообщенным с этой ветвью обводного патрубка до и после установленного в ней клапана, и снабжена в байпасном трубопроводе дополнительным управляемым перепускным клапаном с регулируемой поворотной заслонкой. Устройство управления стендом содержит пульт управления ТКР с блоком управления, включающим программный пакет, панель управления, органы управления, размещенные на панели управления, и элемент преобразования сигналов указанных средств, выполненный в виде контроллера, при этом выходы указанных средств для контроля параметров испытываемого ТКР соединены с блоком управления, а также воздухоподающую, топливную и масляную системы, которые осуществляют функционирование стенда. Камера сгорания дополнительно снабжена индикатором и детектором пламени. Устройство управления стендом дополнительно содержит шкаф управления, подключенный к пульту управления посредством внутренней шины «X2X», включающий входной клеммный терминал, системы ввода и вывода, приводы и выходной клеммный терминал. Элемент преобразования сигналов средств для контроля параметров выполнен в виде контроллера, введенного в состав блока управления, причем шкаф управления подключен входом своей системы ввода к выходам средств контроля параметров испытываемого ТКР и к выходам приводов, а органы управления, размещенные на панели управления, включают регуляторы, выполненные, например, в виде энкодеров, стенд дополнительно оборудован автономным технологическим компрессором. Привод регулируемых поворотных заслонок управляемых перепускных клапанов сообщен с технологическим компрессором и снабжен позиционерами, установленными с возможностью электрического регулирования положения каждой из заслонок и с возможностью осуществления перевода каждого клапана в закрытое или открытое положение. Средства для контроля параметров испытываемого ТКР дополнительно содержат датчики расхода воздуха, размещенные в ветви обводного патрубка, содержащей камеру сгорания, и перед воздушным фильтром компрессора испытываемого ТКР, а также датчики температуры и давления воздуха в выходном напорном патрубке компрессорной станции. Полезная модель содержит: 1 нз.п. ф-лы, 4 зп. ф-лы и 4 илл. The proposed technical solution relates to test equipment, and in particular to means for testing turbochargers aggregated with engines driven by them. The objective of the proposed utility model is to increase the accuracy and efficiency of tests under any load conditions by simulating the actual loading conditions of the tested turbocompressors, as well as expanding the range of capacities and nomenclature of the tested turbocompressors with increased diameters of the compressor impellers and cooling the middle casing. The proposed test bench for testing turbochargers of internal combustion engines contains air inlet pipes for the tested TCR and exhaust gases, a bypass U-shaped air supply pipe that communicates the pressure pipe of the compressor with the turbine inlet of the tested TCR, the system for the turbine of the tested TCR to be hot-started, including a combustion chamber for burning hydrocarbon fuel, placed in the branch of the bypass pipe in front of the inlet pipe of the TCR turbine and equipped with at least least one fuel injector, a system of "cold" start of the test turbine turbocharger that includes a compressor station, an output pressure port connected to the bypass air supply pipe to the turbine inlet nozzle turbocharger. The outlet discharge pipe of the compressor station is equipped with a vibration compensator and a controlled bypass valve with an adjustable rotary damper installed with the possibility of performing the function of an emergency valve. The stand is additionally equipped with a distribution air supply pipe made in the form of a closed rhomboid pipe, equipped with controlled bypass valves with adjustable rotary dampers, each of which is located on one side of the rhombus, and provided on the outside of the rhombus with openings located in zones between its adjacent sides with the possibility of communication of opposing nozzle openings located in the same plane with the outlet of the discharge nozzle of the compressor station and with the branch o aqueous nozzle communicating with the compressor discharge port test TCR, and to communicate the opposite nozzle apertures in the plane perpendicular to the branch of the bypass pipe, comprising a combustion chamber, and with a drain pipe communicating with the atmosphere. Each branch of the bypass pipe is equipped with a temperature compensator and a controlled bypass valve with an adjustable rotary damper, and the branch containing the combustion chamber is additionally equipped with a bypass pipe connected to this branch of the bypass pipe before and after the valve installed in it, and is equipped with an additional controlled bypass valve in the bypass pipe with adjustable rotary damper. The bench control device comprises a TCR control panel with a control unit including a software package, a control panel, control elements located on the control panel, and a signal conversion element of said means made in the form of a controller, while the outputs of said means for monitoring the parameters of the tested TCR are connected to the control unit, as well as the air supply, fuel and oil systems that operate the stand. The combustion chamber is additionally equipped with an indicator and a flame detector. The bench control device further comprises a control cabinet connected to the control panel via an internal “X2X” bus, including an input terminal, input and output systems, drives and an output terminal. The signal conversion element of the means for monitoring parameters is made in the form of a controller, which is included in the control unit, and the control cabinet is connected by the input of its input system to the outputs of the parameters control means of the tested TCR and to the outputs of the drives, and the controls located on the control panel include controllers, made, for example, in the form of encoders, the stand is additionally equipped with an autonomous technological compressor. The drive of the adjustable rotary shutters of the controlled bypass valves is in communication with the process compressor and is equipped with positioners installed with the possibility of electrical adjustment of the position of each of the shutters and with the possibility of translating each valve into a closed or open position. The means for monitoring the parameters of the tested TCR additionally contain air flow sensors located in the branch of the bypass pipe containing the combustion chamber and in front of the air filter of the compressor of the tested TCR, as well as temperature and air pressure sensors in the outlet pressure pipe of the compressor station. The utility model contains: 1 n.z.p. f-ly, 4 zp. f-ly and 4 ill.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к испытательной технике, а именно к средствам для испытания турбокомпрессоров, машин и двигателей, в частности, к агрегатированию турбин с двигателями, приводимыми ими в действие.The proposed technical solution relates to test equipment, and in particular to means for testing turbochargers, machines and engines, in particular, to aggregating turbines with engines driven by them.

Уже известен стенд для испытания турбокомпрессоров /ТКР/ двигателей внутреннего сгорания, содержащий средства для горячих испытаний и контроля параметров турбокомпрессоров, включающие установленные на его корпусе патрубки для подвода к испытываемому турбокомпрессору воздуха и отвода уходящих газов, съемный обводной U-образный канал, соединяющий выходной патрубок компрессора с входным патрубком турбины турбокомпрессора, и камеру сгорания для сжигания углеводородного топлива, размещенную в ветви обводного канала перед входным патрубком турбины, причем система запуска турбокомпрессора выполнена с возможностью раскрутки турбины воздушным потоком от стороннего компрессора, выход системы подачи топлива соединен через регулятор расхода топлива с топливной форсункой в камере сгорания, выход системы подачи масла соединен через регулятор расхода масла с каналом подвода масла к подшипниковому узлу турбокомпрессора, а средства для контроля параметров турбокомпрессора включают датчик скорости вращения ротора, датчики температуры, давления и расхода топлива и масла, газовоздушный тракт стенда снабжен датчиками температуры и давления среды на входе и выходе компрессора и турбины, при этом выходы указанных датчиков соединены через многоканальный усилитель с блоком управления, входящим в состав пульта управления.A test bench for turbochargers / TCR / internal combustion engines is already known, it contains means for hot testing and control of turbocharger parameters, including nozzles installed on its body for supplying air to the test turbocharger and exhaust gas, a removable bypass U-shaped channel connecting the outlet a compressor with an inlet pipe of a turbocompressor turbine, and a combustion chamber for burning hydrocarbon fuel, located in the branch of the bypass channel in front of the inlet pipe turbine com, and the turbocharger start-up system is capable of spinning the turbine by air flow from a third-party compressor, the output of the fuel supply system is connected through the fuel consumption regulator to the fuel nozzle in the combustion chamber, the output of the oil supply system is connected through the oil flow regulator to the oil supply channel to the bearing assembly turbocharger, and means for monitoring the parameters of the turbocharger include a rotor speed sensor, temperature, pressure and fuel and oil, gas, gas sensors the air path of the stand is equipped with sensors for temperature and pressure of the medium at the inlet and outlet of the compressor and turbine, while the outputs of these sensors are connected through a multi-channel amplifier to the control unit, which is part of the control panel.

Кроме того стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания может включать систему холодного запуска, выполненную в виде сопла, размещенного в обводном канале в области камеры сгорания и соединенного с выходом стороннего /так называемого технологического/ компрессора, датчики давления могут быть выполнены с возможностью формирования электрического выходного сигнала одновременно с отображением показаний манометрами.In addition, the test bench for testing turbochargers of internal combustion engines may include a cold start system made in the form of a nozzle located in the bypass channel in the area of the combustion chamber and connected to the output of a third-party / so-called process / compressor, pressure sensors can be configured to form an electrical output signal simultaneously with the display of pressure gauges.

При этом патрубки для подвода к испытываемому турбокомпрессору воздуха и отвода уходящих газов и съемный обводной U-образный канал стенда могут быть снабжены быстросъемными фланцевыми соединениями с набором крепежных приспособлений и проставок для установки в рабочее положение турбокомпрессоров различных производителей. /Патент РФ №89617 на полезную модель, F01D 15/00, опубл. 2009 г./At the same time, the nozzles for supplying air to the test turbocharger and exhaust gas and a removable bypass U-shaped channel of the stand can be equipped with quick-detachable flange connections with a set of fasteners and spacers for installation in the working position of turbochargers of various manufacturers. / RF patent No. 89617 for utility model, F01D 15/00, publ. 2009 y. /

Недостатками известного стенда является невозможность проведения эффективных испытаний турбокомпрессоров с большими диаметрами рабочих колес, имеющими охлаждаемый средний корпус, а также недостаток электронных средств для выявления и обработки основных технических параметров.The disadvantages of the known stand is the inability to conduct effective tests of turbochargers with large diameters of the impellers having a cooled middle case, as well as the lack of electronic means for identifying and processing the main technical parameters.

Задача предлагаемой полезной модели состоит в повышении точности и эффективности проводимых испытаний на любых нагрузочных режимах путем имитации реальных режимов нагружения испытываемых турбокомпрессоров, а также в расширении диапазона мощностей и номенклатуры испытываемых турбокомпрессоров с увеличенными диаметрами рабочих колес компрессора и с охлаждением среднего корпуса.The objective of the proposed utility model is to increase the accuracy and efficiency of tests under any load conditions by simulating the actual loading conditions of the tested turbocompressors, as well as expanding the range of capacities and nomenclature of the tested turbocompressors with increased diameters of the compressor impellers and cooling the middle casing.

Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата в известном стенде для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания, содержащем корпус и установленные на нем и сообщенные с атмосферой патрубки подвода воздуха к испытываемому ТКР и отвода уходящих газов обводной U-образный воздухоподающий патрубок, сообщающий напорный патрубок компрессора с входным патрубком турбины испытываемого ТКР, систему «горячего» запуска турбины испытываемого ТКР, включающую камеру сгорания для сжигания углеводородного топлива, размещенную в ветви обводного патрубка перед входным патрубком турбины ТКР и снабженную, по меньшей мере, одной топливной форсункой, систему « холодного» запуска турбины испытываемого ТКР, выполненную с возможностью раскрутки турбины своим воздушным потоком и включающую сторонний компрессор, подключенный выходным напорным патрубком к обводному воздухоподающему патрубку перед входным патрубком турбины ТКР, топливную систему, выполненную в виде контура принудительной циркуляции, включающего топливный бак, насос, топливные фильтры и систему зажигания со свечой зажигания, и снабженную по меньшей мере одним регулятором расхода топлива и соединенную через последний с соответствующей топливной форсункой, масляную систему, выполненную в виде контура принудительной циркуляции, включающего масляную емкость с теплообменником, насос, по меньшей мере один масляный фильтр, снабженную по меньшей мере одним регулятором расхода масла и подключенную к подшипниковому узлу ТКР, средства для контроля параметров испытываемого ТКР, включающие датчик скорости вращения ротора ТКР, датчик вибрации ТКР, датчики температуры и давления среды газо-воздушного тракта на входе и выходе компрессора и турбины ТКР, датчики температуры, давления и расхода топлива и масла, устройство управления стендом, содержащее пульт управления ТКР с блоком управления, включающим программный пакет, панель управления, органы управления, размещенные на панели управления, и элемент преобразования сигналов указанных средств для контроля параметров, при этом выходы указанных средств для контроля параметров испытываемого ТКР соединены с блоком управления, согласно предлагаемой полезной модели, сторонний компрессор выполнен в виде компрессорной станции и ее выходной напорный патрубок снабжен виброкомпенсатором и управляемым перепускным клапаном с регулируемой поворотной заслонкой, установленным с возможностью выполнения функции аварийного клапана, а стенд дополнительно снабжен распределительным воздухоподающим трубопроводом, выполненным в виде замкнутого ромбовидного патрубка, снабженного управляемыми перепускными клапанами с регулируемыми поворотными заслонками, каждый из которых расположен на одной из сторон ромба, и снабженного по наружной стороне ромба отверстиями, расположенными в зонах между смежными его сторонами с возможностью сообщения противолежащих отверстий патрубка, расположенных в одной плоскости, с выходом напорного патрубка компрессорной станции и с ветвью обводного патрубка, сообщенной с напорным патрубком компрессора испытываемого ТКР, и с возможностью сообщения противолежащих отверстий патрубка в перпендикулярной плоскости с ветвью обводного патрубка, содержащей камеру сгорания, и со спускным патрубком, сообщенным с атмосферой, каждая ветвь обводного патрубка снабжена термокомпенсатором и управляемым перепускным клапаном с регулируемой поворотной заслонкой, а ветвь, содержащая камеру сгорания, дополнительно снабжена байпасным трубопроводом, сообщенным с этой ветвью обводного патрубка до и после установленного в ней клапана, и снабжена в байпасном трубопроводе дополнительным управляемым перепускным клапаном с регулируемой поворотной заслонкой, средства для контроля параметров испытываемого ТКР дополнительно содержат датчики расхода воздуха, размещенные в ветви обводного патрубка, содержащей камеру сгорания, и перед воздушным фильтром компрессора испытываемого ТКР, а также датчики температуры и давления воздуха в выходном напорном патрубке компрессорной станции, камера сгорания дополнительно снабжена индикатором и детектором пламени, устройство управления стендом дополнительно содержит шкаф управления, подключенный к пульту управления посредством внутренней шины «X2X», включающий входной клеммный терминал, системы ввода и вывода, приводы и выходной клеммный терминал, а элемент преобразования сигналов средств для контроля параметров выполнен в виде контроллера, введенного в состав блока управления, причем шкаф управления подключен входом своей системы ввода к выходам средств контроля параметров испытываемого ТКР и к выходам приводов, а органы управления, размещенные на панели управления, включают регуляторы, выполненные, например, в виде энкодеров, стенд дополнительно оборудован автономным технологическим компрессором, а привод регулируемых поворотных заслонок управляемых перепускных клапанов сообщен с технологическим компрессором и снабжен позиционерами, установленными с возможностью электрического регулирования положения каждой из заслонок и с возможностью осуществления перевода каждого клапана в закрытое или открытое положение.To solve the problem with the achievement of the claimed technical result in a well-known test bench for turbochargers of internal combustion engines, comprising a housing and nozzles for supplying air to the tested TCR and exhaust gases connected to the atmosphere, a bypass U-shaped air supply pipe communicating the pressure pipe of the compressor with the turbine inlet of the tested TCR, the system of "hot" start of the turbine of the tested TCR, including a combustion chamber for burning coal homogeneous fuel placed in the branch of the bypass pipe in front of the inlet of the TCR turbine and equipped with at least one fuel nozzle, a cold start system for the tested TCR turbine, configured to spin the turbine with its air flow and including a third-party compressor connected to the outlet discharge pipe to the bypass air supply pipe in front of the inlet pipe of the TKR turbine, a fuel system made in the form of a forced circulation circuit including a fuel tank, pump, t fuel filters and an ignition system with a spark plug, and equipped with at least one fuel flow regulator and connected through the latter to a corresponding fuel nozzle, an oil system made in the form of a forced circulation circuit including an oil tank with a heat exchanger, at least one oil pump a filter equipped with at least one oil flow regulator and connected to a TKR bearing unit, means for monitoring the parameters of the tested TKR, including a rotational speed sensor TKR rotor, TKR vibration sensor, temperature and pressure sensors of the gas-air tract at the inlet and outlet of the compressor and TKR turbine, temperature, pressure and fuel and oil sensors, a stand control device containing a TKR control panel with a control unit including a software a package, a control panel, controls located on the control panel, and a signal conversion element of said means for monitoring parameters, while outputs of said means for controlling parameters of the tested TCR with unified with the control unit, according to the proposed utility model, the third-party compressor is made in the form of a compressor station and its outlet discharge pipe is equipped with a vibration compensator and a controlled bypass valve with an adjustable rotary damper installed with the possibility of performing the function of an emergency valve, and the stand is additionally equipped with an air distribution pipe made in the form of a closed diamond-shaped nozzle equipped with controlled bypass valves with adjustable rotary with dampers, each of which is located on one side of the rhombus, and provided on the outside of the rhombus with openings located in the zones between its adjacent sides with the possibility of communicating opposing nozzle openings located in the same plane, with the outlet of the discharge pipe of the compressor station and with the bypass branch a pipe in communication with the pressure pipe of the compressor of the tested TCR, and with the possibility of communicating opposite openings of the pipe in a perpendicular plane with the branch of the bypass pipe, contains the combustion chamber, and with a discharge pipe in communication with the atmosphere, each branch of the bypass pipe is equipped with a temperature compensator and a controlled bypass valve with an adjustable rotary damper, and the branch containing the combustion chamber is additionally equipped with a bypass pipe communicated with this branch of the bypass pipe before and after the installed a valve in it, and is equipped in the bypass pipe with an additional controlled bypass valve with an adjustable rotary damper, means for monitoring the parameters of the test This TCR additionally contains air flow sensors located in the branch of the bypass pipe containing the combustion chamber and in front of the air filter of the compressor of the tested TCR, as well as air temperature and pressure sensors in the outlet pressure pipe of the compressor station, the combustion chamber is additionally equipped with an indicator and a flame detector, device the control unit additionally contains a control cabinet connected to the control panel via the internal bus "X2X", including an input terminal terminal, system inputs and outputs, drives and an output terminal terminal, and the signal conversion element of the means for controlling parameters is made in the form of a controller, which is included in the control unit, the control cabinet being connected by the input of its input system to the outputs of the means of controlling the parameters of the tested TCR and to the outputs of the drives, and the controls located on the control panel include regulators made, for example, in the form of encoders, the stand is additionally equipped with an independent technological compressor, and the drive is adjustable rotary shutters of controlled bypass valves are in communication with the process compressor and equipped with positioners installed with the possibility of electrical adjustment of the position of each of the shutters and with the possibility of translating each valve into a closed or open position.

Масляная система может содержать дополнительный датчик давления масла, расположенный перед фильтром по направлению циркуляции масла в контуре.The oil system may include an additional oil pressure sensor located in front of the filter in the direction of oil circulation in the circuit.

Между камерой сгорания и входным патрубком турбины испытываемого ТКР может быть дополнительно установлен ресивер.An additional receiver may be installed between the combustion chamber and the turbine inlet of the tested TCR.

Стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания, имеющих полости охлаждения внутри среднего корпуса ТКР или имеющих полости охлаждения в корпусе турбины ТКР, может дополнительно содержать систему охлаждения охлаждающей жидкостью, которая подключена к полостям охлаждения среднего корпуса ТКР и/или корпуса турбины /не показаны/ ТКР. Такая система охлаждения выполнена в виде контура принудительной циркуляции, включающего емкость с охлаждающей жидкостью, снабженную датчиком температуры охлаждающей жидкости, радиатор, принудительно охлаждаемый воздухом от вентилятора с электроприводом, регулятор расхода охлаждающей жидкости, байпасный трубопровод контура циркуляции с перепускным клапаном, сообщенные между собой трубопроводами охлаждающей жидкости и снабженными средства для контроля параметров ТКР, выполненными в виде датчика расхода охлаждающей жидкости, датчика давления охлаждающей жидкости и двух датчиков температуры охлаждающей жидкости, один из которых размещен в трубопроводе подачи охлаждающей жидкости к полостям охлаждения ТКР, а другой датчик температуры размещен в трубопроводе отвода охлаждающей жидкости из полостей охлаждения ТКР Кроме того внутри емкости с охлаждающей жидкостью установлен датчик температуры охлаждающей жидкости.A test bench for testing turbochargers of internal combustion engines having cooling cavities inside the TCR middle housing or having cooling cavities in the TCR turbine housing may further comprise a cooling liquid cooling system that is connected to the cooling cavities of the TCR middle housing and / or turbine housing / not shown / TCR . Such a cooling system is made in the form of a forced circulation circuit, including a tank with a coolant, equipped with a coolant temperature sensor, a radiator forcibly cooled by air from an electric fan, a coolant flow regulator, a bypass piping of the circulation circuit with a bypass valve, interconnected by cooling pipes liquids and equipped with means for monitoring TCR parameters, made in the form of a coolant flow sensor, sensors the pressure of the coolant and two coolant temperature sensors, one of which is located in the coolant supply pipe to the TKR cooling cavities, and the other temperature sensor is located in the coolant drain pipe from the TKR cooling cavities In addition, a coolant temperature sensor is installed inside the tank with coolant liquids.

Стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания может быть оборудован автоматизированным рабочим местом, связанным с пультом управления посредством интерфейсов, например, RS 485 или RS232 или Ethernet.The bench for testing turbochargers of internal combustion engines can be equipped with an automated workstation connected to the control panel via interfaces, for example, RS 485 or RS232 or Ethernet.

Сущность предлагаемого стенда для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания поясняется графически.The essence of the proposed test bench for testing turbochargers of internal combustion engines is illustrated graphically.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого стенда для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания с диаметром колеса компрессора.In FIG. 1 shows a diagram of the proposed stand for testing turbochargers of internal combustion engines with a diameter of the compressor wheel.

На фиг. 2 представлена функциональная схема предлагаемого стенда.In FIG. 2 presents a functional diagram of the proposed stand.

На фиг. 3 представлена функциональная схема управления предлагаемым стендом.In FIG. 3 presents a functional diagram of the management of the proposed stand.

На фиг. 4 представлена схема привода поворотной заслонки управляемого перепускного клапана.In FIG. 4 is a schematic diagram of a rotary damper actuator of a controlled bypass valve.

Предлагаемый стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания содержит корпус /не показан/ и установленные на нем испытываемый турбокомпрессор 1, включающий компрессор 2 и турбину 3, и сообщенные с атмосферой патрубок 4 подвода воздуха к испытываемому ТКР 1 с установленным в нем воздушным фильтром 5 и патрубок 6 отвода уходящих газов от ТКР 1, а также обводной U-образный воздухоподающий патрубок 7, сообщающий напорный патрубок 8 компрессора 3 с входным патрубком 9 турбины 3 испытуемого ТКР 1. Обводной U-образный воздухоподающий патрубок 7 содержит две ветви, одна 10 из них сообщена с напорным патрубком 8 компрессора 2, а другая ветвь 11 сообщена с входным патрубком 9 турбины 3 испытываемого ТКР 1.The proposed test bench for testing turbochargers of internal combustion engines contains a housing (not shown) and a test turbocharger 1 installed on it, including a compressor 2 and a turbine 3, and an air supply pipe 4 connected to the atmosphere to the tested TCR 1 with an air filter 5 installed in it and a pipe 6 exhaust gases from the TCR 1, as well as a bypass U-shaped air supply pipe 7, which communicates the discharge pipe 8 of the compressor 3 with the inlet pipe 9 of the turbine 3 of the tested TCR 1. The bypass U-shaped air supply The connecting pipe 7 contains two branches, one 10 of which is connected to the pressure pipe 8 of the compressor 2, and the other branch 11 is connected to the inlet pipe 9 of the turbine 3 of the tested TCR 1.

Система «горячего» запуска турбины 3 испытуемого ТКР 1 включает камеру 12 сгорания для сжигания углеводородного топлива, размещенную в ветви 11 обводного патрубка 7 перед входным патрубком 9 турбины 3 ТКР 1.The system of the "hot" start of the turbine 3 of the tested TCR 1 includes a combustion chamber 12 for burning hydrocarbon fuel, located in the branch 11 of the bypass pipe 7 in front of the inlet pipe 9 of the turbine 3 TCR 1.

Камера 12 сгорания снабжена по меньшей мере одной топливной форсункой 13, свечой 14 зажигания, индикатором 15 пламени, по которому визуально определяется горение, и детектором 16 пламени.The combustion chamber 12 is provided with at least one fuel nozzle 13, a spark plug 14, a flame indicator 15, by which combustion is visually determined, and a flame detector 16.

Стенд содержит топливную систему, которая выполнена в виде контура принудительной циркуляции и включает топливный бак 17, топливный насос 18, например, один топливный фильтр 19. Топливная система снабжена по меньшей мере одним регулятором 20 расхода топлива и подключена топливопроводами 21, снабженными по меньшей мере одним вентилем 22, через этот регулятор 20 расхода топлива, например, к топливной форсунке 13. В топливной системе также расположены средства для контроля параметров ТКР 1.Это регулятор 23 расхода топлива и датчики 24 и 25 температуры и давления топлива, соответственно, и датчик 26 уровня топлива в баке 17.The stand contains a fuel system, which is made in the form of a forced circulation circuit and includes a fuel tank 17, a fuel pump 18, for example, one fuel filter 19. The fuel system is equipped with at least one fuel flow regulator 20 and is connected to the fuel lines 21 provided with at least one valve 22, through this regulator 20 of the fuel consumption, for example, to the fuel nozzle 13. In the fuel system there are also means for monitoring the parameters of the TCR 1. This is the regulator 23 of the fuel consumption and temperature sensors 24 and 25 and fuel pressure, respectively, and the sensor 26 of the fuel level in the tank 17.

Газо-воздушный тракт на входе компрессора ТКР 1 содержит регулятор 27 газовоздушной среды, датчик 28 температуры и датчик 29 давления газо-воздушной среды.The gas-air path at the inlet of the compressor TKR 1 contains a regulator 27 of the gas-air medium, a temperature sensor 28 and a pressure sensor 29 of the gas-air medium.

Газо-воздушный тракт на выходе компрессора ТКР 1 содержит датчик 30 температуры и датчик 31 давления газо-воздушной среды.The gas-air path at the outlet of the compressor TKR 1 contains a temperature sensor 30 and a pressure sensor 31 of the gas-air medium.

Газо-воздушный тракт на входе турбины ТКР 1 содержит регулятор 32 газовоздушной среды, датчик 33 температуры и датчик 34 давления газо-воздушной среды.The gas-air path at the inlet of the turbine TKR 1 contains a regulator 32 of the gas-air medium, a temperature sensor 33 and a pressure sensor 34 of the gas-air medium.

Газо-воздушный тракт на выходе турбины ТКР 1 содержит датчик 35 температуры и датчик 36 давления газо-воздушной среды.The gas-air path at the outlet of the TKR 1 turbine contains a temperature sensor 35 and a pressure sensor 36 of the gas-air medium.

Кроме того испытываемый на стенде ТКР 1 содержит датчик 37 скорости вращения ротора ТКР и датчик 38 вибрации ТКР.In addition, tested on the stand TKR 1 contains a sensor 37 of the rotational speed of the rotor TKR and sensor 38 vibration TKR.

Стенд содержит также масляную систему, которая подключена к подшипниковому узлу 39 ТКР1, размещенному в среднем корпусе 40 ТКР 1, и выполнена в виде контура принудительной циркуляции, включающего масляную емкость 41 с теплообменником 42, масляный насос 43, по меньшей мере один масляный фильтр 44 и регулятор 45 расхода масла, сообщенные между собой маслопроводами 46. В масляной системе также расположены средства для контроля параметров ТКР 1 - датчики 47 и 48 температуры и давления, соответственно, на входе в подшипниковый узел 39 ТКР 1, соответственно, и датчики 49 и 50 температуры и давления масла, соответственно, на выходе из подшипникового узла 39 ТКР 1.The stand also contains an oil system, which is connected to a bearing unit 39 TKR1, located in the middle housing 40 TKR 1, and is made in the form of a forced circulation circuit comprising an oil tank 41 with a heat exchanger 42, an oil pump 43, at least one oil filter 44 and the regulator 45 of the oil flow, interconnected by oil pipes 46. In the oil system there are also means for monitoring the TKR 1 parameters - temperature and pressure sensors 47 and 48, respectively, at the entrance to the bearing assembly 39 TKR 1, respectively, and sensors 49 and 50 of temperature and oil pressure, respectively, at the outlet of the bearing assembly 39 TKR 1.

Внутри масляной емкости 41 установлен датчик 51 температуры масла, а перед масляным фильтром 44 по направлению циркуляции масла в контуре масляная система содержит дополнительный датчик 52 давления масла. Регулирование потока воды через теплообменник 42 осуществляют посредством вентиля 53.An oil temperature sensor 51 is installed inside the oil tank 41, and in front of the oil filter 44 in the direction of oil circulation in the circuit, the oil system contains an additional oil pressure sensor 52. The flow of water through the heat exchanger 42 is controlled by a valve 53.

Для турбокомпрессоров в большими размерами диаметра колеса компрессора стенд может содержать систему охлаждения охлаждающей жидкостью, которая подключена к полостям 54 охлаждения среднего корпуса 40 ТКР 1 и выполнена в виде контура принудительной циркуляции, включающего емкость 55 с охлаждающей жидкостью, насос 56, радиатор 57, принудительно охлаждаемый воздухом от вентилятора 58 с электроприводом, байпасный трубопровод 59 контура циркуляции, регулятор 60 расхода охлаждающей жидкости, сообщенные между собой трубопроводами 61 подачи охлаждающей жидкости.For turbochargers with large compressor wheel diameters, the stand may contain a cooling liquid cooling system, which is connected to the cooling cavities 54 of the middle housing 40 of the TKR 1 and is made in the form of a forced circulation circuit, including a tank 55 with cooling liquid, a pump 56, a radiator 57, forcibly cooled air from a fan 58 with an electric drive, a bypass pipe 59 of the circulation loop, the regulator 60 flow of coolant, interconnected by pipelines 61 supply cooling her fluid.

В системе охлаждения также расположены средства для контроля параметров ТКР 1 -регулятор 62 расхода охлаждающей жидкости, датчик 63 давления охлаждающей жидкости и два датчика 64 и 65 температуры охлаждающей жидкости, один из которых 64 размещен в трубопроводе 61 подачи охлаждающей жидкости к полостям 54 охлаждения среднего корпуса 40 ТКР 1, а другой датчик 65 температуры размещен в трубопроводе 66 отвода охлаждающей жидкости из полостей 54 охлаждения среднего корпуса 40 ТКР 1. Кроме того внутри емкости 55 с охлаждающей жидкостью установлен датчик 67 температуры охлаждающей жидкости.In the cooling system, there are also means for monitoring the parameters of TCR 1 - the regulator 62 of the coolant flow, the coolant pressure sensor 63 and two coolant temperature sensors 64 and 65, one of which 64 is located in the coolant supply pipe 61 to the cooling cavities 54 of the middle casing 40 TKR 1, and another temperature sensor 65 is placed in the pipe 66 for draining the coolant from the cooling cavities 54 of the middle housing 40 TKR 1. In addition, a sensor 67 te is installed inside the tank 55 with the coolant coolant temperatures.

Система «холодного» запуска турбины 3 испытуемого ТКР 1 выполнена с возможностью раскрутки турбины своим воздушным потоком. Она включает компрессорную станцию 68, содержащую несколько компрессорных установок, сообщенных между собой своими патрубками и снабженных регулировочной аппаратурой /не показана/.The system of "cold" start of the turbine 3 of the tested TCR 1 is configured to spin the turbine with its air flow. It includes a compressor station 68, containing several compressor units, interconnected by their pipes and equipped with adjusting equipment / not shown /.

Выходной напорный патрубок 69 компрессорной станции 68 снабжен виброкомпенсатором 70 и управляемым перепускным клапаном 71 с регулируемой поворотной заслонкой, установленым с возможностью выполнения функции аварийного клапана. Кроме того в выходном напорном патрубке 69 компрессорной станции 68 размещен датчик 72 давления воздуха и датчик 73 температуры воздуха, нагнетаемого компрессорной станцией 68.The outlet discharge pipe 69 of the compressor station 68 is equipped with a vibration compensator 70 and a controlled bypass valve 71 with an adjustable rotary damper installed with the possibility of performing the function of an emergency valve. In addition, an air pressure sensor 72 and a temperature sensor 73 of the air pumped by the compressor station 68 are located in the outlet pressure pipe 69 of the compressor station 68.

Стенд дополнительно снабжен распределительным воздухоподающим трубопроводом, выполненным в виде замкнутого ромбовидного патрубка, каждая из четырех сторон 74, 75, 76 и 77 ромба которого снабжена управляемым перепускным клапаном 78, 79, 80 и 81, соответственно, с регулируемой поворотной заслонкой, а противолежащие зоны между смежными сторонами ромба сообщены с одной стороны с выходным напорным патрубком 69 компрессорной станции 68, и с другой стороны с ветвью 10 обводного патрубка 7, сообщенной с напорным патрубком 8 компрессора 2 испытываемого ТКР1, а противолежащие зоны между смежными сторонами ромба во взаимно перпендикулярной плоскости сообщены с одной стороны с ветвью 11 обводного патрубка 7, содержащей камеру сгорания 12, и с другой стороны со спускным патрубком 82, сообщенным с атмосферой.The stand is additionally equipped with a distribution air supply pipe made in the form of a closed diamond-shaped pipe, each of the four sides 74, 75, 76 and 77 of which is equipped with a controllable bypass valve 78, 79, 80 and 81, respectively, with an adjustable rotary damper, and opposite zones between the adjacent sides of the rhombus are communicated on the one hand with the outlet pressure pipe 69 of the compressor station 68, and on the other hand with the branch 10 of the bypass pipe 7 in communication with the pressure pipe 8 of the compressor 2 of the tested TKR1, the opposing area between the adjacent sides of the rhombus in mutually perpendicular planes on the one hand communicated to the branch 11 of the bypass pipe 7, comprising a combustion chamber 12, and on the other hand with a drain pipe 82 communicating with the atmosphere.

В ветви 11 обводного патрубка 7 установлен термокомпенсатор 83, а в ветви 10, сообщенной с компрессором 2 ТКР 1, установлен термокомпенсатор 84. Кроме того ветвь 10 обводного патрубка 7 дополнительно снабжена управляемым перепускным клапаном 85 с регулируемой поворотной заслонкой, размещенным вблизи обводного патрубка 7.In the branch 11 of the bypass pipe 7, a thermal compensator 83 is installed, and in the branch 10 connected to the compressor 2 of the TKR 1, the thermal compensator 84 is installed. In addition, the branch 10 of the bypass pipe 7 is additionally equipped with a controlled bypass valve 85 with an adjustable rotary damper located near the bypass pipe 7.

При этом ветвь 11 обводного патрубка 7, содержащая камеру 12 сгорания, дополнительно снабжена байпасным трубопроводом 86 и двумя управляемыми перепускными клапанами 87 и 88 с регулируемыми поворотными заслонками, из которых клапан 87 размещен между термокомпенсатором 83 и камерой сгорания 12, а второй клапан 88 размещен в байпасном трубопроводе 86, сообщенном с ветвью 11 обводного патрубка 7 до и после клапана 87.The branch 11 of the bypass pipe 7, containing the combustion chamber 12, is additionally equipped with a bypass pipe 86 and two controlled bypass valves 87 and 88 with adjustable rotary dampers, of which the valve 87 is placed between the temperature compensator 83 and the combustion chamber 12, and the second valve 88 is located in bypass pipe 86 in communication with branch 11 of the bypass pipe 7 before and after valve 87.

Привод регулируемых поворотных заслонок управляемых перепускных клапанов выполнен пневматическим посредством сообщения с автономным технологическим компрессором 89 и снабжен позиционерами 90, установленными с возможностью электрического регулирования положения каждой из заслонок и с возможностью осуществления перевода каждого клапана в закрытое или открытое положение.The drive of the adjustable rotary shutters of the controlled bypass valves is made pneumatically by means of communication with an autonomous technological compressor 89 and is equipped with positioners 90, which are installed with the possibility of electrical regulation of the position of each of the shutters and with the possibility of translating each valve into a closed or open position.

Устройство управления стендом содержит пульт 91 управления ТКР 1 с блоком 92 управления и программным пакетом 93, панель 94 управления, органы 95 управления, размещенные на панели 94 управления, и шкаф 96 управления, подключенный к пульту 91 управления посредством внутренней шины «X2X» 97. Шкаф 96 управления включает входной клеммный терминал, системы ввода и вывода, приводы и выходной клеммный терминал /не показаны/. Элемент преобразования сигналов средств для контроля параметров выполнен в виде контроллера 98, введенного в состав блока 92 управления, причем шкаф 96 управления подключен входом своей системы ввода к выходам средств контроля параметров испытываемого ТКР и к выходам приводов, например, приводов поворотных заслонок. Выходы средств для контроля параметров испытываемого ТКР: датчиков, расходомеров, детектора пламени и прочих средств измерения параметров стенда соединены с блоком 92 управления.The bench control device comprises a TKR 1 control panel 91 with a control unit 92 and a software package 93, a control panel 94, control elements 95 located on the control panel 94, and a control cabinet 96 connected to the control panel 91 via the internal X2X bus 97. The control cabinet 96 includes an input terminal terminal, input and output systems, drives, and an output terminal terminal (not shown). The signal conversion element of the means for monitoring the parameters is made in the form of a controller 98, which is included in the control unit 92, and the control cabinet 96 is connected by the input of its input system to the outputs of the parameter control means of the tested TCR and to the outputs of the actuators, for example, rotary damper actuators. The outputs of the means for monitoring the parameters of the tested TCR: sensors, flowmeters, flame detector and other means of measuring the parameters of the stand are connected to the control unit 92.

Органы 95 управления, размещенные на панели 94 управления, включают регуляторы, выполненные, например, в виде энкодеров.Controls 95 located on the control panel 94 include controllers made, for example, in the form of encoders.

Стенд оборудован автоматизированным рабочим местом 99 оператора. Связь контроллера 98 со средствами измерения параметров осуществлена посредством посредством внутренней шины X2X 97. Органы 95 управления включают регуляторы, выполненные, например, в виде энкодеров. Детектор 16 пламени, подключен своим выходом ко входу контроллера 98.The stand is equipped with a 99 operator automated workstation. The controller 98 is connected with the parameter measuring means by means of the internal bus X2X 97. The control bodies 95 include controllers made, for example, in the form of encoders. The flame detector 16 is connected by its output to the input of the controller 98.

Стенд оборудован автоматизированным рабочим местом 99 оператора связано с пультом 91 управления посредством интерфейсов, например, RS 485 или RS232 или посредством локальной вычислительной сети Ethernet.The stand is equipped with an automated workstation 99 of the operator connected to the control panel 91 through interfaces, for example, RS 485 or RS232 or through a local area network Ethernet.

Камера сгорания 12 для сжигания углеводородного топлива обеспечивает подвод горячих газов к входному патрубку 9 турбины 3 ТКР. Для эффективности накопления горячих газов между камерой сгорания 12 и входным патрубком 9 турбины 3 ТКР может быть дополнительно установлен ресивер 100.The combustion chamber 12 for burning hydrocarbon fuel provides a hot gas supply to the inlet pipe 9 of the TCR turbine 3. For the efficiency of the accumulation of hot gases between the combustion chamber 12 and the inlet pipe 9 of the turbine 3 TCR can be additionally installed receiver 100.

Представленный на фиг. 4 привод регулируемой поворотной заслонки 101 каждого управляемого перепускного клапана выполнен пневматическим посредством сообщения переключающего устройства 102 с автономным технологическим компрессором 103, а перевод положения заслонки из открытого в закрытое осуществлен благодаря воздействию электросигнала управления от позиционера 104, установленного на переключающем устройстве каждого клапана.Presented in FIG. 4, the drive of the adjustable rotary damper 101 of each controlled bypass valve is made pneumatic by means of a message from the switching device 102 to an autonomous process compressor 103, and the shutter position is switched from open to closed due to the action of a control electric signal from a positioner 104 installed on the switching device of each valve.

Стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания функционирует следующим образом.The test bench for turbochargers of internal combustion engines operates as follows.

Для испытания турбокомпрессор 1 устанавливают на корпусе стенда. К нижним патрубкам турбокомпрессора подсоединяют обводной, например, U-образный патрубок 7. Сначала проводят холодный запуск ТКР, подключая компрессорную станцию 68 с высокоскоростным воздушным потоком воздуха. Испытания ТКР 1 проводят на низких и высоких оборотах ротора ТКР. При этом формируются и фиксируются аппаратурой сигналы от датчика 37 скорости вращения ротора ТКР 1 и от датчика 27 расхода, от датчика 28 температуры и от датчика 29 давления газо-воздушной среды на входе в компрессор 2 ТКР 1, а также от датчика 35 температуры и от датчика 36 давления газовоздушной среды на выходе из турбины 3 ТКР 1, от датчика 30 температуры и от датчика 31 давления, установленных в ветви 10 обводного патрубка 7 вблизи напорного патрубка 8 на выходе из компрессора 2 ТКР 1, и от датчика расхода 32, от датчика 33 температуры и от датчика 34 давления, установленных в ветви 11, содержащей камеру сгорания 12, на входе в турбину 3 ТКР 1 и от датчика 73 давления и от датчика температуры 74 воздуха в нагнетательном патрубке 69, подключенном к компрессорной станции 68. Также фиксируются показатели датчика 23 расхода топлива, датчиков 27 и 32 расхода газо-воздушной среды на входе в компрессор 2 и на входе в турбину 3 ТКР1, соответственно, а также регуляторов 20, 45 и 62 расхода топлива, масла и охлаждающей жидкости, соответственно, и регулятора 32 расхода газовоздушной среды как в ветви 11 обводного патрубка 7, так и регулятора 27 расхода газовоздушной среды в патрубке 4 подвода воздуха к компрессору 2 ТКР 1.For testing, the turbocharger 1 is installed on the stand body. A bypass, for example, a U-shaped branch pipe 7 is connected to the lower nozzles of the turbocompressor. First, the TCR is cold-started by connecting the compressor station 68 with a high-speed air flow. TCR 1 tests are carried out at low and high speeds of the TCR rotor. In this case, signals from the sensor 37 of the rotor speed of the TKR 1 and from the sensor 27 of the flow rate, from the sensor 28 of the temperature and from the sensor 29 of the pressure of the gas-air medium at the inlet to the compressor 2 TKR 1, and also from the sensor 35 of temperature and from the sensor 36 of the pressure of the gas-air medium at the outlet of the turbine 3 TKR 1, from the temperature sensor 30 and from the pressure sensor 31 installed in the branch 10 of the bypass pipe 7 near the pressure pipe 8 at the outlet of the compressor 2 TKR 1, and from the flow sensor 32, from the sensor 33 temperature and sensor 34 pressure installed in the branch 11, containing the combustion chamber 12, at the entrance to the turbine 3 TKR 1 and from the pressure sensor 73 and from the temperature sensor 74 of the air in the discharge pipe 69 connected to the compressor station 68. Also recorded indicators of the sensor 23 fuel consumption, sensors 27 and 32 of the flow rate of the gas-air medium at the inlet to the compressor 2 and at the entrance to the turbine 3 TKR1, respectively, as well as the regulators 20, 45 and 62 of the flow of fuel, oil and coolant, respectively, and the regulator 32 of the flow of gas-air medium in the branch 11 bypass pipe 7, and the regulator 27 of the flow of gas air in the pipe 4 air supply to the compressor 2 TKR 1.

Кроме того фиксируются показатели датчика 51 температуры масла внутри масляной емкости 55, а также показатели дополнительного датчика 52 давления масла перед масляным фильтром 44 по направлению циркуляции масла в контуре.In addition, the indicators of the oil temperature sensor 51 inside the oil tank 55 are recorded, as well as the indicators of the additional oil pressure sensor 52 in front of the oil filter 44 in the direction of oil circulation in the circuit.

Аналоговые сигналы от указанных датчиков преобразуются в цифровую форму для отображения параметров ТКР на приборной панели 94 пульта управления, а также для выработки сигналов управления с целью изменения расхода топлива, масла, охлаждающей воды или газо-воздушной среды.Analog signals from these sensors are converted to digital form to display the TCR parameters on the dashboard 94 of the control panel, as well as to generate control signals in order to change the consumption of fuel, oil, cooling water or a gas-air environment.

На лицевой панели 94 пульта управления расположены средства для управления системами топливоподачи, подачи масла, зажигания топливовоздушной смеси и регуляторами расхода топлива, масла и газо-воздушной среды.On the front panel 94 of the control panel, there are means for controlling fuel supply systems, oil supply, ignition of the air-fuel mixture and regulators of fuel consumption, oil and gas-air environment.

Посредством повторных операций холодной прокрутки и горячих испытаний осуществляют доводку параметров испытываемого турбокомпрессора до нормативных.Through repeated operations of cold scrolling and hot tests, the parameters of the turbocharger under test are adjusted to standard values.

При этом горячий запуск турбокомпрессора обеспечивают путем подачи топлива через пусковую топливную форсунку 13 посредством регулятора 20 расхода топлива. Перед холодным и горячим запусками под заданным давлением подводят масло к подшипниковому узлу 39 турбокомпрессора 1 через регулятор 45 расхода масла.In this case, the hot start of the turbocompressor is provided by supplying fuel through the starting fuel nozzle 13 by means of the fuel consumption regulator 20. Before cold and hot starts, at a given pressure, oil is supplied to the bearing assembly 39 of the turbocharger 1 through the oil flow regulator 45.

После достижения необходимых оборотов ротора турбокомпрессора 1 при холодном запуске и достижении заданного значения обогащения топливовоздушной смеси в камере сгорания 12 блок 92 управления формирует управляющий сигнал на запуск системы зажигания для подачи рабочего напряжения на свечу 14 зажигания.After reaching the required rotor speed of the turbocharger 1 during cold start and reaching the set value of the enrichment of the air-fuel mixture in the combustion chamber 12, the control unit 92 generates a control signal to start the ignition system to supply operating voltage to the spark plug 14.

После возгорания топливовоздушной смеси продукты сгорания, накапливаясь в рессивере 100, поступают на вход турбины 3, обеспечивая вращение колеса компрессора 2, нагнетающего свежий воздух в камеру сгорания 12. После выхода турбокомпрессора 1 на режим холостого хода отключают подачу воздуха от компрессорной станции 68.After ignition of the air-fuel mixture, the combustion products accumulate in the receiver 100 and enter the turbine inlet 3, providing rotation of the compressor wheel 2, which injects fresh air into the combustion chamber 12. After the turbocompressor 1 enters idle mode, the air supply from compressor station 68 is turned off.

Указанные средства контроля параметров турбокомпрессора 1 обеспечивают измерение с заданной точностью скорости вращения ротора, температуры, давления и расхода топлива масла и газовоздушной среды. Датчики в газовоздушном тракте стенда обеспечивают измерение расхода, температуры и давления воздуха на входе и выходе компрессора 2 и турбины 3 турбокомпрекссора 1. Выходные аналоговые сигналы от указанных датчиков поступают на вход контроллера 98 для оцифровки и выработки сигналов управления системами стенда в соответствии с программой текущих испытаний заложенной в программном пакете 93. Для проведения управления процессом испытания турбокомпрессора в ручном режиме на лицевой панели 94 пульта управления расположены выполненные в виде энкодеров органы 95 управления системами топливоподачи, подачи масла, зажигания топливовоздушной смеси, а также регуляторами 20, 45 и 62 расхода топлива, масла, и охлаждающей жидкости, соответственно, в соответствии с показаниями контрольно-измерительных приборов.These means of monitoring the parameters of the turbocompressor 1 provide a measurement with a given accuracy of the rotor speed, temperature, pressure and fuel consumption of oil and air. The sensors in the gas-air path of the stand provide the measurement of air flow, temperature and pressure at the inlet and outlet of the compressor 2 and turbine 3 of the turbocompressor 1. The output analog signals from these sensors are fed to the input of controller 98 for digitizing and generating control signals for the stand systems in accordance with the current test program embedded in the software package 93. To control the process of testing the turbocharger in manual mode on the front panel 94 of the control panel are arranged in the form encoders bodies 95 of fuel control systems, oil supply, the ignition fuel-air mixture, and regulators 20, 45 and 62, fuel, oil, and coolant, respectively, in accordance with readings of instrumentation.

Блок 92 управления осуществляет в режиме реального времени необходимые операции с входными сигналами для получения связи термодинамических параметров газовоздушного тракта с вращением ротора и техническим состоянием испытываемого турбокомпрессора 1.The control unit 92 performs in real time the necessary operations with the input signals to obtain a connection between the thermodynamic parameters of the gas-air path and the rotation of the rotor and the technical condition of the tested turbocharger 1.

На пульте 91 управления отображаются данные, являющиеся результатом обработки исходной информации от указанных датчиков газовоздушной среды и систем подачи топлива масла и охлаждающей жидкости для наглядной оценки состояния турбокомпрессора 1 и выработки рекомендаций для операторов стенда по ручной или автоматической регулировке его характеристик.The control panel 91 displays data resulting from the processing of the initial information from the indicated air-gas sensors and oil and coolant fuel supply systems to visually assess the condition of the turbocharger 1 and make recommendations for the stand operators on manual or automatic adjustment of its characteristics.

Предлагаемый стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания предназначен также для комплексной проверки качества изготовления и сборки турбокомпрессоров в соответствии с Международным стандартом ISO 5389:2005(R) «Турбокомпрессоры. Правила проведения испытания для определения рабочих характеристик».The proposed test bench for testing turbochargers of internal combustion engines is also intended for comprehensive quality control of the manufacture and assembly of turbochargers in accordance with International Standard ISO 5389: 2005 (R) “Turbochargers. Performance Testing Rules. "

В шкафу 96 управления размещены устройства ввода-вывода контроллера 98. На устройства ввода в шкафу 96 управления приходят сигналы со всех датчиков стенда. Эти устройства ввода преобразуют электрический сигнал датчика в параметр, например, токовый сигнал 4-20 мА в числовое значение температуры в градусах. Контроллер 98, находящийся в блоке 92 управления пульта 91 управления, по связи «внутренняя шина X2X» последовательно опрашивает входы устройства ввода от 1 до последнего входа в шкафу 96 управления и в соответствие с программным пакетом 93 управляет последовательно устройствами вывода. На устройствах вывода формируются сигналы, функционально различные, для управления оборудованием стенда. Кроме того в шкафу 96 управления также размещены источники первичного и вторичного питания, согласующие устройства в виде промежуточных реле, защитные устройства и приводы в виде инвертора для управления трехфазным двигателем топливной станции, которые не показаны/.In the control cabinet 96, the input / output devices of the controller 98 are located. The input devices in the control cabinet 96 receive signals from all the sensors of the stand. These input devices convert the electrical signal of the sensor into a parameter, for example, a 4-20 mA current signal, into a numerical temperature value in degrees. The controller 98, located in the control unit 92 of the control panel 91, through the communication "internal bus X2X" sequentially polls the inputs of the input device from 1 to the last input in the control cabinet 96 and in accordance with the software package 93 sequentially controls the output devices. The output devices generate signals, functionally different, for controlling the equipment of the stand. In addition, primary and secondary power sources, matching devices in the form of intermediate relays, protective devices and drives in the form of an inverter for controlling the three-phase engine of the fuel station, which are not shown, are also located in the control cabinet 96.

Предлагаемый стенд благодаря наличию управляемых перепускных клапанов с регулируемыми поворотными заслонками, позволяет проводить испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания как при разомкнутом режиме работы стенда, так и при замкнутом или частично-замкнутом.The proposed stand, due to the presence of controlled bypass valves with adjustable rotary dampers, allows testing of turbochargers of internal combustion engines both in the open mode of operation of the stand, and when closed or partially closed.

При разомкнутом режиме работы стенда воздух из компрессорной станции 68 поступает в камеру сгорания 12 через открытые поворотные заслонки перепускных клапанов 71 и 79, а воздух от компрессора 2 испытываемого ТКР 1 сбрасывается в атмосферу посредством спускного ответвления 82 и открытых перепускных клапанов 85 и 81, причем поворотные заслонки перепускных клапанов 78 и 80 в распределительном воздухоподающем трубопроводе при этом установлены в закрытом положении.When the stand is open, the air from the compressor station 68 enters the combustion chamber 12 through the open rotary valves of the bypass valves 71 and 79, and the air from the compressor 2 of the tested TKR 1 is discharged into the atmosphere through the drain branch 82 and the open bypass valves 85 and 81, the shutoff valves of the bypass valves 78 and 80 in the distribution air supply pipe are installed in the closed position.

При замкнутом режиме работы стенда воздух в камеру сгорания 12 поступает от компрессора 2 испытываемого ТКР 1 через открытые перепускные клапаны 85, 80, 87 и 88. При этом поворотная заслонка перепускного клапана 71, установленного в выходном напорном патрубке 69 компрессорной станции 68 перед распределительным воздухоподающим трубопроводом и ветвью 11, содержащей камеру сгорания 12, а также поворотные заслонки перепускных клапанов 78, 79 и 81, размещенных в распределительном воздухоподающем трубопроводе, установлены в закрытом положении.In the closed mode of operation of the test bench, air enters the combustion chamber 12 from the compressor 2 of the tested TKR 1 through the open bypass valves 85, 80, 87, and 88. At the same time, the rotary damper of the bypass valve 71 installed in the outlet pressure port 69 of the compressor station 68 in front of the distribution air supply pipe and a branch 11 containing the combustion chamber 12, as well as the rotary shutters of the bypass valves 78, 79 and 81 located in the distribution air supply pipe, are installed in the closed position.

При частично-замкнутом режиме работы предлагаемого стенда перепускные клапаны 78 и 81, размещенные в распределительном воздухоподающем трубопроводе, установлены с закрытой поворотной заслонкой. Воздух при этом поступает в камеру сгорания 12 как от компрессора 2 испытываемого ТКР1 через открытые перепускные клапаны 85, 80, 87 и 88, так и через выходной напорный патрубок 69 компрессорной станции 68 и через открытый перепускной клапан 71, расположенный в нем, и через открытый перепускной клапан 79, расположенный в распределительном воздухоподающем трубопроводе. Происходит смешивание двух указанных потоков воздуха. Соотношение объемов воздуха от обоих источников его регулируют поворотными заслонками управляемых перепускных клапанов 71, 79, 85, 80, 87 и 88.With a partially-closed mode of operation of the proposed stand, the bypass valves 78 and 81, located in the distribution air supply pipe, are installed with a closed rotary damper. In this case, air enters the combustion chamber 12 both from the compressor 2 of the tested TKR1 through the open bypass valves 85, 80, 87, and 88, and through the outlet pressure pipe 69 of the compressor station 68 and through the open bypass valve 71 located in it, and through the open a bypass valve 79 located in the distribution air supply pipe. Mixing of the two indicated air flows occurs. The ratio of air volumes from both sources is controlled by the rotary flaps of the controlled bypass valves 71, 79, 85, 80, 87 and 88.

Предлагаемый стенд для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания предназначен также для комплексной проверки качества изготовления и сборки турбокомпрессоров.The proposed bench for testing turbochargers of internal combustion engines is also intended for a comprehensive check of the quality of manufacture and assembly of turbochargers.

Основными измеряемыми параметрами предлагаемого стенда являются следующие:The main measured parameters of the proposed stand are the following:

- частота вращения ротора, об./мин;- rotor speed, rpm;

- давление воздуха перед компрессором, кПа;- air pressure in front of the compressor, kPa;

- давление воздуха после компрессора, кПа;- air pressure after the compressor, kPa;

- температура воздуха перед компрессором, °C;- air temperature in front of the compressor, ° C;

- температура воздуха после компрессора, °C;- air temperature after the compressor, ° C;

- давление газа перед турбиной, кПа;- gas pressure in front of the turbine, kPa;

- давление газа после турбины, кПа;- gas pressure after the turbine, kPa;

- температура газа перед турбиной, °C;- gas temperature in front of the turbine, ° C;

- температура газа после турбины, °C;- gas temperature after the turbine, ° C;

- давление в масляной системе, кПа;- pressure in the oil system, kPa;

- температура масла перед турбокомпрессором, °C;- oil temperature in front of the turbocharger, ° C;

- давление топлива на форсунке в топливной системе, МПа;- fuel pressure at the nozzle in the fuel system, MPa;

- виброускорение, g.- vibration acceleration, g.

Для измерения параметров (давление, температура, влажность) технологических сред выбраны датчики с нормирующим преобразователем 4-20 мА, обладающие сильным сигналом, свободным от влияния электрических помех промышленной частоты в условиях промышленной зоны, для измерения параметров температуры газа ТКР использованы термопары КТХА с классом допуска 1 и сигналом термо ЭДС.To measure the parameters (pressure, temperature, humidity) of process media, sensors with a normalizing converter of 4–20 mA were selected, which have a strong signal that is free from the influence of electrical noise of industrial frequency in an industrial zone, and KTHA thermocouples with tolerance class were used to measure TCR gas temperature parameters 1 and a thermo-emf signal.

Предлагаемый стенд успешно прошел испытания и рекомендован к внедрению в производство.The proposed stand was successfully tested and recommended for implementation in production.

Предлагаемое техническое решение является новым и промышленно применимым.The proposed technical solution is new and industrially applicable.

Использование предлагаемого стенда для испытания турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания позволит повысить точность и эффективность проводимых испытаний на любых нагрузочных режимах путем имитации реальных режимов нагружения испытываемых турбокомпрессоров, а также позволит расширить диапазон мощностей и номенклатуру испытываемых турбокомпрессоров с увеличенными диаметрами рабочих колес компрессора и с охлаждением среднего корпуса.Using the proposed test bench for testing turbochargers of internal combustion engines will improve the accuracy and efficiency of tests under any load conditions by simulating the actual loading conditions of the tested turbochargers, and will also expand the power range and range of the tested turbochargers with increased diameters of the compressor impellers and with cooling of the middle casing.

Claims

1. A test bench for testing turbochargers of internal combustion engines, comprising a housing and nozzles for supplying air to the tested TCR and exhaust gases installed on it and connected with the atmosphere, a bypass U-shaped air supply pipe communicating the pressure pipe of the compressor with the turbine inlet of the tested TCR, system "hot" start of the turbine of the tested TCR, including a combustion chamber for burning hydrocarbon fuel, placed in the branch of the bypass pipe in front of the inlet of the TCR turbine and equipped with at least one fuel nozzle, the cold start turbine system of the tested TCR, configured to spin the turbine with its air flow and including a third-party compressor connected by the outlet discharge pipe to the bypass air supply pipe in front of the TCR turbine inlet pipe, a fuel system made in the form forced circulation circuit including a fuel tank, pump, fuel filters and an ignition system with a spark plug, and provided with at least one regulate a fuel consumption unit and an oil system connected through the latter with a corresponding fuel nozzle, made in the form of a forced circulation circuit including an oil tank with a heat exchanger, a pump, at least one oil filter, equipped with at least one oil flow regulator and connected to the bearing assembly TKR, means for monitoring the parameters of the tested TKR, including a TKR rotor speed sensor, a TKR vibration sensor, temperature and pressure sensors of the gas-air tract medium compressor TKR compressor and turbine inlet and outlet, temperature, pressure and fuel and oil flow sensors, a bench control device comprising a TKR control panel with a control unit including a software package, a control panel, controls located on the control panel, and a signal conversion element of these means for monitoring the parameters of the tested TCR, while the outputs of these tools for monitoring the parameters of the tested TCR are connected to the control unit, characterized in that the third-party compressor is made in the form of a compressor station and its outlet discharge pipe, it is equipped with a vibration compensator and a controlled bypass valve with an adjustable rotary damper installed with the possibility of performing the function of an emergency valve, and the stand is additionally equipped with an air distribution pipe made in the form of a closed diamond-shaped pipe equipped with controlled bypass valves with adjustable rotary valves dampers, each of which is located on one side of the rhombus, and equipped on the outside on the rhombus with openings located in the zones between its adjacent sides with the possibility of communicating opposite openings of the nozzle located in one plane with the outlet of the discharge pipe of the compressor station and with a branch of the bypass pipe in communication with the pressure pipe of the compressor of the tested TCR, and with the possibility of communicating opposite openings of the pipe in a perpendicular plane with a branch of the bypass pipe containing the combustion chamber, and with a drain pipe in communication with the atmosphere, each branch of the bypass pipe the plug is equipped with a temperature compensator and a controlled bypass valve with an adjustable rotary damper, and the branch containing the combustion chamber is additionally equipped with a bypass pipe communicated with this branch of the bypass pipe before and after the valve installed in it, and is equipped with an additional controlled bypass valve with an adjustable rotary valve in the bypass pipe the damper, means for monitoring the parameters of the tested TCR additionally contain air flow sensors located in the branch of the bypass pipe, containing the combustion chamber, and in front of the air filter of the compressor of the tested TCR, as well as temperature and air pressure sensors in the outlet pressure port of the compressor station, the combustion chamber is additionally equipped with an indicator and a flame detector, the stand control device further comprises a control cabinet connected to the control panel via an internal bus "X2X", including an input terminal terminal, input and output systems, drives and an output terminal terminal, and a means signal conversion element for parameter control, it is made in the form of a controller, which is included in the control unit, and the control cabinet is connected by the input of its input system to the outputs of the control parameters of the tested TCR and to the outputs of the drives, and the controls located on the control panel include controllers made, for example, in the form of encoders, the stand is additionally equipped with an autonomous technological compressor, and the drive of adjustable rotary dampers of the controlled bypass valves is in communication with the technological compressor and sleep It is equipped with positioners installed with the possibility of electrical regulation of the position of each of the dampers and with the possibility of translating each valve into a closed or open position.

2. A bench for testing turbochargers of internal combustion engines according to claim 1, characterized in that the oil system further comprises an additional oil pressure sensor located in front of the filter in the direction of oil circulation in the circuit.

3. The test bench for turbochargers of internal combustion engines according to claim 1, characterized in that it further comprises a coolant supply system in the cooling cavity of the middle TCR and / or turbine housing, made in the form of a forced circulation circuit of the coolant, including a cooling tank fluid, forced-air radiator, bypass pipe with circulation valve, coolant flow sensor, coolant pressure sensor, etc. a coolant temperature sensor, one of which is located in the coolant supply pipe in the TKR cooling cavity, and the other in the coolant discharge pipe from the TKR cooling cavity.

4. The bench for testing turbochargers of internal combustion engines according to claim 1, characterized in that the stand is equipped with an automated workstation connected to the control panel via interfaces, for example, RS 485 or RS232 or Ethernet.

5. A test bench for turbochargers of internal combustion engines according to claim 1, characterized in that between the combustion chamber and the turbine inlet of the tested TCR, an additional receiver is installed.