RU149944U1

RU149944U1 - TEST FOR TURBOCHARGER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU149944U1
Application number: RU2014101874/06U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Яковлевич Носырев; Ринас Рамилевич Галлеев
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-01-27

Abstract

Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, соединенные с испытуемым компрессором, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, первый рекуперативный теплообменник, блоки измерения и управления, регулируемый нагреватель, второй рекуперативный теплообменник, теплообменник-охладитель и регулируемый интерцептор, выполненный в виде корпуса с центральным каналом для прохода газа и расположенными по образующей корпуса сквозными отверстиями, соединенными с атмосферой, причем входная магистраль стенда сообщена своим входом с атмосферой и соединена посредством вторых контуров второго и первого рекуперативных теплообменников и регулируемого нагревателя с входом турбины испытуемого турбокомпрессора, выходная магистраль сообщена своим выходом с атмосферой и соединена посредством первого контура второго рекуперативного теплообменника и технологического компрессора с выходом компрессора испытуемого турбокомпрессора, на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора установлен регулируемый интерцептор, а выход турбины испытуемого турбокомпрессора сообщен с соединительной магистралью с установленной в ней первой управляемой задвижкой посредством первого контура первого рекуперативного теплообменника и теплообменника-охладителя с входом регулируемого интерцептора, параллельно которым выполнена байпасная магистраль с установленной в ней второй управляемой задвижкой, отличающийся тем, что стенд дополнительно оборудован третьей управляемой задвижкой, котора�A test bench for a turbocharger of an internal combustion engine, comprising an input and an output line connected to the test compressor, an adjustable gas flow source made in the form of a technological compressor with an adjustable drive, the first recuperative heat exchanger, measurement and control units, an adjustable heater, the second recuperative heat exchanger, heat exchanger -cooler and adjustable interceptor, made in the form of a housing with a central channel for gas passage and arranged along the sample of the casing through openings connected to the atmosphere, and the input line of the stand is connected by its input to the atmosphere and is connected via the second circuits of the second and first recuperative heat exchangers and an adjustable heater to the turbine input of the turbocharger under test, the output line is connected by its output to the atmosphere and connected through the first circuit of the second recuperative heat exchanger and process compressor with the compressor output of the turbocharger under test, at the inlet to the compressor The turbocharger of the test turbocharger is equipped with an adjustable interceptor, and the turbine output of the test turbocharger is connected to the connecting line with the first controlled valve installed in it by means of the first circuit of the first recuperative heat exchanger and heat exchanger-cooler with the input of the adjustable interceptor, in parallel with which the bypass line is installed with the second controlled rear mounted in it characterized in that the stand is additionally equipped with a third controlled valve, which

Description

Полезная модель относится к испытанию машин, в частности турбокомпрессоров наддува двигателей внутреннего сгорания, и может найти применение при испытании турбин и компрессоров в общем и энергетическом машиностроении.The utility model relates to the testing of machines, in particular turbochargers of pressurization of internal combustion engines, and can find application in testing turbines and compressors in general and power engineering.

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока, выполняемый в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, устройства измерения и управления, рекуперативный теплообменник, причем входная и выходная магистрали стенда соединены соответственно с компрессором и турбиной испытуемого турбокомпрессора, технологический компрессор соединен с входной и выходной магистралями, а рекуперативный теплообменник соединен первым контуром с выходом из турбины испытуемого турбокомпрессора, а вторым контуром с выходом технологического компрессора и входом в турбину [патент RU 2145705 C1, МПК: 7 G01M 15/00, опубл. 20.02.2000, БИ №5, Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, авторы: Носырев Д.Я., Золотухин В.Н., Щербицкая Т.В.].A known bench for testing a turbocompressor of an internal combustion engine, containing an input and output line, an adjustable gas flow source, made in the form of a technological compressor with an adjustable drive, measuring and control devices, a regenerative heat exchanger, the input and output lines of the stand are connected respectively to the compressor and turbine of the subject turbocharger, the process compressor is connected to the inlet and outlet lines, and the regenerative heat exchanger is connected the first circuit with the exit of the turbine of the tested turbocharger, and the second circuit with the output of the process compressor and the entrance to the turbine [patent RU 2145705 C1, IPC: 7 G01M 15/00, publ. 02/20/2000, BI No. 5, Test bench for testing a turbocharger of an internal combustion engine, authors: Nosyrev D.Ya., Zolotukhin V.N., Scherbitskaya T.V.].

Недостатком этого стенда является то, что на испытание турбокомпрессора также непроизводительно затрачивается значительное количество энергии и не обеспечивается возможность имитации и воссоздания условий по структуре потока на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора.The disadvantage of this stand is that a significant amount of energy is also unproductive for testing a turbocompressor and it is not possible to simulate and recreate the conditions on the flow structure at the compressor inlet of the tested turbocompressor.

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, соединенные с испытуемым турбокомпрессором, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, рекуперативный теплообменник, регулируемый нагревателем, второй рекуперативный теплообменник, теплообменник-охладитель и регулируемый интерцептор и устройства измерения и управления. Входная магистраль стенда сообщена своим входом с атмосферой и соединена посредством вторых контуров второго и первого рекуперативных теплообменников и регулируемого нагревателя с входом турбины испытуемого турбокомпрессора. Выходная магистраль стенда сообщена своим выходом с атмосферой и соединена посредством первого контура второго рекуперативного теплообменника и технологического компрессора с выходом компрессора испытуемого турбокомпрессора [патент RU 2199727 C2, МПК: 7 G01M 15/00, опубл. 27.02.2003, БИ №6, Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, авторы: Носырев Д.Я., Росляков А.Д., Щербицкая Т.В.].A known test bench for testing a turbocompressor of an internal combustion engine, comprising an input and an output line connected to the turbocharger under test, an adjustable gas flow source made in the form of a technological compressor with an adjustable drive, a regenerative heat exchanger, a heater regulated, a second regenerative heat exchanger, a heat exchanger-cooler and an adjustable interceptor and measurement and control devices. The input line of the test bench is connected by its entrance with the atmosphere and is connected via the second circuits of the second and first recuperative heat exchangers and an adjustable heater to the turbine input of the turbocharger under test. The output line of the stand is communicated with its outlet to the atmosphere and is connected through the first circuit of a second recuperative heat exchanger and a process compressor to the compressor output of the turbocharger under test [patent RU 2199727 C2, IPC: 7 G01M 15/00, publ. 02/27/2003, BI No. 6, Test bench for a turbocompressor of an internal combustion engine, authors: Nosyrev D.Ya., Roslyakov AD, Shcherbitskaya TV].

Недостатком этого стенда является то, что на испытание турбокомпрессора непроизводительно затрачивается большое количество энергии.The disadvantage of this stand is that a large amount of energy is spent unnecessarily on testing a turbocharger.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution is selected as a prototype.

Техническим результатом является снижение энергозатрат на испытание турбокомпрессора.The technical result is to reduce the energy consumption for testing a turbocharger.

Технический результат достигается тем, что стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, соединенные с испытуемым компрессором, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, первый рекуперативный теплообменник, блоки измерения и управления, регулируемый нагреватель, второй рекуперативный теплообменник, теплообменник-охладитель и регулируемый интерцептор, выполненный в виде корпуса с центральным каналом для прохода газа и расположенными по образующей корпуса сквозными отверстиями, соединенными с атмосферой, причем входная магистраль стенда сообщена своим входом с атмосферой и соединена посредством вторых контуров второго и первого рекуперативных теплообменников и регулируемого нагревателя с входом турбины испытуемого турбокомпрессора, выходная магистраль сообщена своим выходом с атмосферой и соединена посредством первого контура второго рекуперативного теплообменника и технологического компрессора с выходом компрессора испытуемого турбокомпрессора, на входе в компрессор испытуемого турбокомпрессора установлен регулируемый интерцептор, а выход турбины испытуемого турбокомпрессора сообщен с соединительной магистралью с установленной в ней первой управляемой задвижкой посредством первого контура первого рекуперативного теплообменника и теплообменника-охладителя с входом регулируемого интерцептора, параллельно которым выполнена байпасная линия с установленной в ней второй управляемой задвижкой, согласно полезной модели дополнительно оборудован третьей управляемой задвижкой, которая установлена на байпасной линии, четвертой и пятой управляемыми задвижками, которые установлены на входной и выходной магистралях, двумя расходомерами, которые установлены на входе турбины и компрессора испытуемого турбокомпрессора, программатором, датчиками давления и температуры, которые установлены на входе и выходе турбины, испытуемого компрессора турбокомпрессора, теплообменника-охладителя, первого и второго контура второго рекуперативного теплообменника, первого контура первого рекуперативного теплообменника и на входе регулируемого нагревателя, двумя датчиками частоты вращения, которые установлены на компрессоре испытуемого турбокомпрессора и технологическом компрессоре и байпасной линией, соединяющей вход первого контура с выходом второго контура второго рекуперативного теплообменника, выходы расходомеров, датчиков часты вращения, температуры и давления соединены с блоком измерения и программатором, которые соединены с блоком управления, который соединен с управляемыми задвижками.The technical result is achieved in that a test bench for a turbocharger of an internal combustion engine, comprising an input and an output line connected to the tested compressor, an adjustable gas flow source made in the form of a technological compressor with an adjustable drive, a first recuperative heat exchanger, measurement and control units, an adjustable heater , the second recuperative heat exchanger, heat exchanger-cooler and adjustable interceptor, made in the form of a housing with a central channel ohm for gas passage and through holes located along the generatrix of the housing connected to the atmosphere, and the input line of the test bench is connected by its input to the atmosphere and connected via the second circuits of the second and first recuperative heat exchangers and an adjustable heater to the turbine input of the turbocharger under test, the output line is communicated by its output with atmosphere and is connected through the first circuit of a second recuperative heat exchanger and a process compressor to the compressor output of a removable turbocharger, an adjustable interceptor is installed at the compressor inlet of the tested turbocharger, and the turbine output of the tested turbocharger is connected to the connecting line with the first controlled valve installed in it through the first circuit of the first recuperative heat exchanger and heat exchanger-cooler with an adjustable interceptor inlet with a bypass line in parallel with a second controlled valve installed in it; according to a utility model, additionally equipped with three controlled valves, which are installed on the bypass line, fourth and fifth controlled valves, which are installed on the input and output lines, two flow meters that are installed at the turbine and compressor inlet of the turbocharger under test, a programmer, pressure and temperature sensors that are installed at the input and output turbine, turbocharger compressor under test, heat exchanger-cooler, first and second circuit of the second recuperative heat exchanger, first circuit of the first recuperate a heat exchanger and at the inlet of an adjustable heater, two speed sensors that are installed on the compressor of the turbocharger under test and the process compressor and a bypass line connecting the input of the first circuit to the output of the second circuit of the second recuperative heat exchanger, the outputs of the flow meters, sensors are often rotated, temperature and pressure are connected to a measurement unit and a programmer, which are connected to a control unit, which is connected to controlled gate valves.

Предложенное техническое решение отличается наличием новых элементов, а именно, третьей, четвертой и пятой управляемыми задвижками, датчиками давления, температуры и частоты вращения, блоком измерения, блоком управления и программатором. Введение новых конструктивных элементов позволяет автоматизировать технический процесс и снизить энергозатраты.The proposed technical solution is characterized by the presence of new elements, namely, the third, fourth and fifth controlled valves, pressure, temperature and speed sensors, measuring unit, control unit and programmer. The introduction of new structural elements allows us to automate the technical process and reduce energy consumption.

На фиг. представлена принципиальная схема стенда для испытания турбокомпрессора.In FIG. presents a schematic diagram of a bench for testing a turbocharger.

Стенд содержит технологический компрессор 1, регулируемый привод 2, испытуемый турбокомпрессор с компрессором 3 и турбиной 4, первый рекуперативный теплообменник 5, второй рекуперативный теплообменник 6, регулируемый нагреватель 7, теплообменник-охладитель 8, регулируемый интерцептор 9, входная магистраль 10, выходная магистраль 11, соединительная магистраль 12, первая управляемая задвижка 13, вторая управляемая задвижка 14, датчики температуры 15, датчики давления 16, четвертая управляемая задвижка 17, пятая управляемая задвижка 18, третья управляемая задвижка 19, первый расходомер 20, второй расходомер 21, первый датчик частоты вращения 22, второй датчик частоты вращения 23, байпасная магистраль 24, байпасная линия 25, блок измерения 26, программатор 27, блок управления 28.The stand contains a technological compressor 1, an adjustable drive 2, a test turbocharger with a compressor 3 and a turbine 4, a first recuperative heat exchanger 5, a second recuperative heat exchanger 6, an adjustable heater 7, a heat exchanger-cooler 8, an adjustable interceptor 9, an input line 10, an output line 11, connecting line 12, the first controlled valve 13, the second controlled valve 14, temperature sensors 15, pressure sensors 16, the fourth controlled valve 17, the fifth controlled valve 18, the third control May valve 19, a first flow meter 20, a second flow meter 21, the first speed sensor 22, second rotational speed sensor 23, the bypass line 24, bypass line 25, the measurement unit 26, the programmer 27, a control unit 28.

Стенд работает следующим образом. При запуске стенда включают регулируемый привод 2 на малую частоту вращения и приводят во вращение технологический компрессор 1. При этом воздух из атмосферы по входной магистрали 10 через открытую четвертую управляемую задвижку 17 (пятая управляемая задвижка 18 закрыта), вторые контуры второго 6 и первого 5 рекуперативных теплообменников, регулируемый нагреватель 7, турбину 4 испытуемого турбокомпрессора, соединительную магистраль 12, открытую первую управляемую задвижку 13 (вторая управляемая задвижка 14), первый контур первого рекуперативного теплообменника 5, теплообменник-охладитель 8, регулируемый интерцептор 9 поступает на вход компрессора 3 испытуемого турбокомпрессора. При этом давление P₁ и температура T₁, измеренные датчиками давления 16 и температуры 15 на входе в компрессор 3 испытуемого турбокомпрессора, воздуха на входе в компрессор 3 понижаются из-за потерь давления в элементах газовоздушного тракта стенда и расширения воздуха на турбине 4. Воздух при расширении в турбине 4 совершает работу. Ротор турбокомпрессора приходит во вращение и поступающий на вход компрессора 3 воздух с параметрами P₁ и T₁ сжимается в компрессоре 3 испытуемого турбокомпрессора до параметров P_К и T_К, измеренных датчиками давления 16 и температуры 15 на выходе из компрессора 3 испытуемого турбокомпрессора. В технологическом компрессоре 1 воздух сжимается, в результате чего давление P_ТК и температура T_ТК, измеренные датчиками давления 16 и температуры 15 на выходе из технологического компрессора 1, увеличиваются.The stand works as follows. When the stand is started, the variable speed drive 2 is turned on and the technological compressor 1 is rotated. At the same time, air from the atmosphere through the input line 10 through the open fourth controlled valve 17 (the fifth controlled valve 18 is closed), the second circuits of the second 6 and the first 5 are regenerative heat exchangers, adjustable heater 7, turbine 4 of the turbocharger under test, connecting line 12, open first controlled valve 13 (second controlled valve 14), the first circuit of the first regenerative th heat exchanger 5, heat exchanger-cooler 8, an adjustable interceptor 9 is fed to the input of the compressor 3 of the turbocharger under test. The pressure P ₁ and temperature T ₁ measured by pressure sensors 16 and temperature 15 at the inlet to the compressor 3 of the turbocharger under test, the air at the inlet to the compressor 3 are reduced due to pressure losses in the elements of the gas-air path of the stand and the expansion of air on the turbine 4. Air when expanded in turbine 4 does the job. The turbocharger rotor rotates and the air entering the compressor 3 input with parameters P ₁ and T ₁ is compressed in the compressor 3 of the tested turbocharger to the parameters P _K and T _K measured by pressure sensors 16 and temperature 15 at the outlet of the compressor 3 of the tested turbocharger. In the technological compressor 1, the air is compressed, as a result of which the pressure P _TC and the temperature T _TC measured by the pressure sensors 16 and temperature 15 at the outlet of the technological compressor 1 increase.

При запуске P_К<P₀ и T_К≥T₀, где P₀ и T₀ - параметры атмосферного воздуха на входе во входную магистраль 10.At startup, P _K <P ₀ and T _K ≥T ₀ , where P ₀ and T ₀ are the parameters of the atmospheric air at the entrance to the input line 10.

При этом на выходе из технологического компрессора 1 P_ТК>P₀, T_ТК>T₀. Воздух с повышенным давлением P_ТК и температурой T_ТК, измеренные датчиками давления 16 и температуры 15 на выходе из технологического компрессора 1, после выхода из технологического компрессора 1 поступает в первый контур второго рекуперативного теплообменника 6, на выходе которого датчиками давления 16 и температуры 15 измеряется изменение давления и температуры, и по выходной магистрали 11 через пятую управляемую задвижку 18 отводится в атмосферу. Давление P_ТК и температура T_ТК на выходе из технологического компрессора 1 связаны с давлением P_К и температурой T_К на входе (на выходе из компрессора 3 испытуемого турбокомпрессора) известными из термодинамики соотношениями:At the same time, at the exit from the process compressor 1 P _TK > P ₀ , T _TK > T ₀ . Air with increased pressure P _TC and temperature T _TC , measured by pressure sensors 16 and temperature 15 at the outlet of the process compressor 1, after exiting the process compressor 1, enters the first circuit of the second recuperative heat exchanger 6, at the outlet of which pressure sensors 16 and temperature 15 are measured the change in pressure and temperature, and along the output line 11 through the fifth controlled valve 18 is discharged into the atmosphere. The pressure P _TK and the temperature T _TK at the outlet of the process compressor 1 are related to the pressure P _K and the temperature T _K at the inlet (at the outlet of the compressor 3 of the turbocharger under test), the relations known from thermodynamics are:

P_ТК=PК×π_ТК;

,P _TC = PK × π _TC ;

,

где π_ТК - степень повышения давления технологического компрессора 1 (является функцией частоты вращения);where π _TC - the degree of pressure increase of the technological compressor 1 (is a function of speed);

n - показатель политропы сжатия (для воздуха в адиабатном процессе сжатия n=к=1,4).n is the indicator of the polytropic compression (for air in the adiabatic compression process n = k = 1.4).

Одновременно с процессом сжатия воздуха в технологическом компрессоре 1 происходит расширение воздуха в турбине 4 испытуемого турбокомпрессора. Параметры воздуха на входе в турбину давление P_Т и температура T_T, измеренные датчиками давления 16 и температуры 15 на входе в турбину 4, связаны с параметрами воздуха на выходе из турбины P₁ и T₁ известными из термодинамики соотношениями:Simultaneously with the process of air compression in the process compressor 1, air expands in the turbine 4 of the turbocharger under test. The parameters of the air at the turbine inlet pressure P _T and the temperature T _T measured by pressure sensors 16 and temperature 15 at the turbine inlet 4 are related to the parameters of the air at the turbine outlet P ₁ and T ₁ from the relations known from thermodynamics:

P₁=P_Т/π_Т;

,P ₁ = P _T / π _T ;

,

где π_Т - степень понижения давления в турбине 4 испытуемого турбокомпрессора;where π _T is the degree of pressure reduction in the turbine 4 of the tested turbocompressor;

n - показатель политропы расширения (для воздуха в адиабатном процессе расширения n=к=1,4).n is the exponent of the polytropic expansion (for air in the adiabatic expansion process n = k = 1.4).

На запуске P_Т≈P₀, T_Т≈T₀.At start, P _T ≈ P ₀ , T _T ≈ _T ₀ .

При этом параметры воздуха на входе в компрессор 3 P₁ и T₁измеренные датчиками давления 16 и температуры 15 на выходе из компрессора 3 испытуемого турбокомпрессора, и на выходе из компрессора 3 P_К и T_К, измеренные датчиками давления 16 и температуры 15 на выходе из компрессора 3 испытуемого турбокомпрессора, связаны между собой известными из термодинамики соотношениями:In this case, the air parameters at the inlet to the compressor 3 P ₁ and T ₁ measured by pressure sensors 16 and temperature 15 at the outlet of the compressor 3 of the tested turbocharger, and at the outlet from the compressor 3 P _K and T _K , measured by pressure sensors 16 and temperature 15 at the outlet from the compressor 3 of the tested turbocharger are interconnected by the relations known from thermodynamics:

P₁=P_Т/π_К;

,P ₁ = P _T / π _K ;

,

где π_К - степень повышения давления в компрессоре 3 испытуемого турбокомпрессора (зависит от частоты вращения);where π _K is the degree of pressure increase in the compressor 3 of the tested turbocharger (depends on the speed);

n - показатель политропы сжатия.n is an indicator of polytropic compression.

Условно принято, что в технологическом компрессор 1, компрессоре 3 и турбине 4 показатели политропа равны. По мере повышения частоты вращения ротора турбокомпрессора увеличивают частоту вращения регулируемого привода 2 и одновременно включают регулируемый нагреватель 7. Температура воздуха T_Т на входе в турбину 4 увеличивается, увеличивается степень понижения давления в турбине π_T и работа, совершаемая воздухом при расширении в турбине. Давление воздуха P₁ на входе в компрессор 3 повышается, температура воздуха T₁ на входе в компрессор 3 после отвода тепла в первом рекуперативном теплообменнике 5 и теплообменнике-охладителе 8 понижается, но остается выше температуры атмосферного воздуха (T₁>T₀).It is conventionally accepted that in the technological compressor 1, compressor 3 and turbine 4, the polytropic indices are equal. As the rotor speed of the turbocharger increases, the speed of the adjustable drive 2 increases and the adjustable heater 7 is turned on at the same time. The air temperature T _T at the inlet to the turbine 4 increases, the degree of pressure decrease in the turbine π _T and the work performed by the air when expanding in the turbine increase. The air pressure P ₁ at the inlet to the compressor 3 rises, the air temperature T ₁ at the inlet to the compressor 3 after heat removal in the first recuperative heat exchanger 5 and the heat exchanger-cooler 8 decreases, but remains above the temperature of the atmospheric air (T ₁ > T ₀ ).

В компрессоре 3 испытуемого турбокомпрессора воздух сжимается, давление P_К и температура T_К увеличиваются, но давление P_К остается ниже давления окружающей среды (Р_К<Р₀).In the compressor 3 of the turbocharger under test, the air is compressed, the pressure P _K and the temperature T _K increase, but the pressure P _K remains below the ambient pressure (P _K <P ₀ ).

В технологическом компрессоре 1 давление P_К и температура T_К, измеренные датчиками давления 16 и температуры 15 на выходе из технологического компрессора 1, повышаются, при этом P_ТК>P₀ и T_ТК>T₀. После сжатия в технологическом компрессоре 1 отработавший воздух передает тепло воздуху, поступающего на вход второго рекуперативного теплообменника 6 и отводится по выходной магистрали 11 через пятую управляемую задвижку 18 в атмосферу. Для изменения режима работы испытуемого турбокомпрессора изменяют частоту вращения регулируемого привода 2, за счет чего изменяется частота вращения технологического компрессора 1 и компрессора 3 испытуемого турбокомпрессора, что контролируется датчиками частоты вращения 22 и 23. Для изменения режима работы испытуемого турбокомпрессора также изменяют количество теплоты, подводимое к воздуху в регулируемом нагревателе 7.In the process compressor 1, the pressure P _K and the temperature T _K measured by the pressure sensors 16 and the temperature 15 at the outlet of the process compressor 1 increase, while P _TK > P ₀ and T _TK > T ₀ . After compression in the process compressor 1, the exhaust air transfers heat to the air entering the inlet of the second regenerative heat exchanger 6 and is discharged along the output line 11 through the fifth controllable valve 18 to the atmosphere. To change the operating mode of the tested turbocharger, the speed of the variable-speed drive 2 is changed, thereby changing the speed of the process compressor 1 and compressor 3 of the tested turbocharger, which is controlled by the speed sensors 22 and 23. To change the operating mode of the tested turbocharger, the amount of heat supplied to air in an adjustable heater 7.

При работе стенда по замкнутому циклу, т.е. закрыты четвертая 17 и пятая 18 управляемые задвижки. При этом воздух через байпасную линию 25 и третью управляемую задвижку 19 поступает во второй контур первого рекуперативного теплообменника 5, регулируемый нагреватель 7 и на вход в турбину 4 испытуемого турбокомпрессора. В турбине 4 воздух расширяется, совершает работу и приводит во вращение ротор турбокомпрессора. Давление P₁ и температура T₁ измеренные датчиками давления 16 и температуры 15 на на выходе в компрессор 3 испытуемого турбокомпрессора, воздуха понижаются. После выхода из турбины 4 воздух по байпасной магистрали 24 с открытой второй управляемой задвижкой 14 через интерцептор 9 поступает на вход компрессора 3 испытуемого турбокомпрессора. Давление P_К и температура T_К, измеренные датчиками давления 16 и температуры 15 на на выходе в компрессор 3 испытуемого турбокомпрессора, повышаются. Воздух с этими параметрами поступает на вход технологического компрессора 1, где сжимается до давления P_ТК<Р₀ и температуры T_ТК<T₀. После сжатия в технологическом компрессоре 1 отработавший воздух поступает в байпасную линию 25 и процесс повторяется. При этом мощность турбины 4, компрессора 3 и приводного нагнетателя уменьшаются. Это приводит к снижению энергозатрат на испытание турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания.When the stand operates in a closed cycle, i.e. closed fourth 17 and fifth 18 controlled gate valves. In this case, air through the bypass line 25 and the third controlled valve 19 enters the second circuit of the first recuperative heat exchanger 5, an adjustable heater 7, and the turbine 4 of the turbocharger under test. In the turbine 4, the air expands, does the job and drives the turbocharger rotor. The pressure P ₁ and temperature T ₁ measured by pressure sensors 16 and temperature 15 at the outlet of the compressor 3 of the turbocharger under test are reduced in air. After exiting the turbine 4, the air through the bypass line 24 with the open second controlled valve 14 through the interceptor 9 enters the input of the compressor 3 of the tested turbocharger. The pressure P _K and the temperature T _K measured by the pressure sensors 16 and the temperature 15 at the outlet of the compressor 3 of the turbocharger under test are increased. Air with these parameters enters the inlet of the process compressor 1, where it is compressed to a pressure P _TK <P ₀ and a temperature T _TK <T ₀ . After compression in the process compressor 1, the exhaust air enters the bypass line 25 and the process is repeated. In this case, the power of the turbine 4, compressor 3 and the drive supercharger are reduced. This leads to lower energy costs for testing a turbocharger of an internal combustion engine.

Для изменения режима работы турбокомпрессора изменяют частоту вращения регулируемого привода 2, а следовательно и частоту вращения технологического компрессора 1.To change the operating mode of the turbocompressor, the speed of the adjustable drive 2 is changed, and therefore the speed of the process compressor 1 is changed.

Испытания по проверке характеристик турбокомпрессора, в том числе и по определению запасов газодинамической устойчивости проводят после изготовления или ремонта турбокомпрессора. При этом запас по газодинамической устойчивости ΔK_У должен составлять 10-15% и определяется по выражению:Tests to verify the characteristics of the turbocharger, including determining the reserves of gas-dynamic stability, are carried out after the manufacture or repair of the turbocharger. In this case, the margin of gas-dynamic stability ΔK _U should be 10-15% and is determined by the expression:

ΔK_У=(K_У-1)∗100.ΔK _Y = (K _Y -1) ∗ 100.

В этом выражении K_у - коэффициент запаса по газодинамической устойчивости, величина которого определяется из соотношения:In this expression, K _y is the safety factor for gas-dynamic stability, the value of which is determined from the relation:

,

где G_ПР и G_ПР.Г - приведенный расход воздуха в рабочей точке и на границе помпажа по напорной характеристике при неизменной приведенной частоте вращения ротора турбокомпрессора;where G _PR and G _PR.G - reduced air flow at the operating point and on the surge boundary in terms of pressure characteristic at a constant reduced rotational speed of the turbocompressor rotor;

π_К и π_К.Г - степень повышения давления в рабочей точке и на границе помпажа при неизменной приведенной частоте вращения ротора турбокомпрессора.π _K and π _K.G - the degree of pressure increase at the operating point and at the surge boundary at a constant reduced rotational speed of the turbocompressor rotor.

При увеличении уровня неоднородности входного потока, характеризуемого суммой среднеинтегральной амплитуды ∈ пульсаций полного давления и показателя окружной неравномерности Δσ поля полного давления запас устойчивости уменьшается на величину:With an increase in the level of inhomogeneity of the input flow, characterized by the sum of the average integral amplitude ∈ pulsations of the total pressure and the index of the circular non-uniformity Δσ of the total pressure field, the stability margin decreases by:

δK_У=α_ВХ(∈+Δσ)×100.δK _Y = α _BX (∈ + Δσ) × 100.

Эта величина характеризует смещение границы помпажа к рабочей линии компрессора. Эмпирический коэффициент α_ВХ вблизи границы помпажа имеет значение больше 1, а на удалении - меньше 1.This value characterizes the shift of the surge border to the compressor working line. The empirical coefficient α _BX near the surge boundary has a value greater than 1, and at a distance less than 1.

Установка на входе в компрессор 3 испытуемого турбокомпрессора регулируемого интерцептора 9 позволяет воздействовать на поток воздуха, изменяя амплитуду ∈ пульсаций полного давления и величину показателя окружной неравномерности Δσ поля полного давления.The installation of an adjustable interceptor 9 at the inlet of the compressor 3 of the test turbocharger 9 allows you to influence the air flow by changing the amplitude ∈ of the pulsations of the total pressure and the value of the index of the circumferential non-uniformity Δσ of the total pressure field.

Датчики частоты вращения 22 и 23, температуры 15 и давления 16 показывают изменение частоты вращения, температуры и давления, соответственно. Расходомеры 20 и 21 установлены на входе в турбину 4 и на входе в компрессор 3 испытуемого турбокомпрессора и показывают расход сжатого воздуха.The speed sensors 22 and 23, temperature 15 and pressure 16 show the change in speed, temperature and pressure, respectively. The flow meters 20 and 21 are installed at the inlet to the turbine 4 and at the inlet to the compressor 3 of the turbocharger under test and show the flow rate of compressed air.

Выходы датчиков частоты вращения 22 и 23, температуры 15 и давления 16, расходомеров 20 и 21 соединены с блоком измерения 26 и программатором 27, которые соединены с блоком управления 28, который соединен с управляемыми задвижками.The outputs of the speed sensors 22 and 23, temperature 15 and pressure 16, flow meters 20 and 21 are connected to the measuring unit 26 and the programmer 27, which are connected to the control unit 28, which is connected to the controlled valves.

Применение предложенного стенда позволяет снизить затраты энергии на испытание турбокомпрессора в 2-3 раза, приблизить условия испытания к реальным, улучшить условия труда, уменьшить вибрации и шум, уменьшить загрязнение окружающей среды из-за рекуперации теплоты отработавших газов и использования теплоты окружающей среды.The application of the proposed stand allows to reduce energy costs for testing a turbocharger by 2-3 times, bring the test conditions closer to real ones, improve working conditions, reduce vibration and noise, reduce environmental pollution due to the recovery of the heat of the exhaust gases and the use of environmental heat.

Claims

A test bench for a turbocharger of an internal combustion engine, comprising an input and an output line connected to the test compressor, an adjustable gas flow source made in the form of a technological compressor with an adjustable drive, the first recuperative heat exchanger, measurement and control units, an adjustable heater, the second recuperative heat exchanger, heat exchanger -cooler and adjustable interceptor, made in the form of a housing with a central channel for gas passage and arranged along the sample of the casing through openings connected to the atmosphere, and the input line of the stand is connected by its input to the atmosphere and is connected via the second circuits of the second and first recuperative heat exchangers and an adjustable heater to the turbine input of the turbocharger under test, the output line is connected by its output to the atmosphere and connected through the first circuit of the second recuperative heat exchanger and process compressor with the compressor output of the turbocharger under test, at the inlet to the compressor The test turbocompressor is equipped with an adjustable interceptor, and the turbine output of the test turbocharger is connected to the connecting line with the first controlled valve installed in it through the first circuit of the first recuperative heat exchanger and heat exchanger-cooler with an adjustable interceptor input, in parallel with which the bypass line is installed with the second controlled rear mounted characterized in that the stand is additionally equipped with a third controlled valve, which installed on the bypass line, fourth and fifth controlled valves that are installed on the inlet and outlet lines, two flow meters that are installed on the turbine and compressor inlet of the tested turbocompressor, a programmer, pressure and temperature sensors that are installed on the inlet and outlet of the turbine, tested turbocharger compressor , heat exchanger-cooler, the first and second circuit of the second recuperative heat exchanger, the first circuit of the first recuperative heat exchanger and at the inlet of the regulator of the heated heater, by two speed sensors that are installed on the compressor of the turbocharger under test and the process compressor and a bypass line connecting the input of the first circuit to the output of the second circuit of the second recuperative heat exchanger, the outputs of the flow meters, speed, temperature and pressure sensors are connected to the measuring unit and the programmer, which are connected to a control unit that is connected to controlled gate valves.