13 Некоторые особенности технологии изготовления деталей турбокомпрессоров
Колеса компрессоров (автотракторных турбокомпрессоров) отливают из алюминиевого сплава под давлением или центробежным способом в разъемную металлическую форму (кокиль).
Колеса полуоткрытого типа с загнутыми лопатками отливают из алюминиевого сплава (АЛ-5) в гипсовые формы, полученные по эластичным моделям (резиновым).
Колеса турбины изготавливаются литьем по выплавляемым моделям из жаропрочных сплавов (ИНКО-713С, АНВ-300 и т.п.).
Колесо турбины соединяется с валом ротора, выполненного из легированной (не жаропрочной) стали сваркой трения.
Колесо турбины с валом и колесо компрессора могут балансироваться отдельно с точностью 0,1-0,15гсм и собираться в произвольном угловом положении (без меток).
Колеса больших размеров, а также современных высокооборотных турбокомпрессоров балансируются в сборе и устанавливаются в турбокомпрессор по меткам в определенном угловом положении.
14 Испытание турбокомпрессоров
Испытание ТК в сборе производится на стенде с замером показателей компрессора, турбины, подшипников. Кроме того, могут проводиться испытания отдельно компрессора, приводимого от какого-либо источника мощности (турбины, электродвигателя и т.п.), и турбины, питаемой газом от специальной камеры сгорания. При этом мощность турбины определяют измерением реактивного момента (турбина устанавливается на балансирном стенде) и частоты вращения. В качестве нагрузки турбины используют гидротормоз, колесо которого представляет собой узкий диск с гладкой поверхностью.
Схема стенда для испытания турбокомпрессоров
Компрессор приводится турбиной ТК, питаемой газами, поступающими в нее из камеры сгорания. Сжатый воздух поступает в камеру сгорания из стационарного компрессора, подача его регулируется заслонкой.
Нагрузка компрессора регулируется изменением положения собственной заслонкой на выходе воздуха. Измеряемые параметры и места замеров изображены на схеме.
По результатам измерений подсчитываются:
1) Параметры компрессора:
Степень повышения давления:
(и
далее)
(
,
и др. - показания стрелочных манометров)
Во — мм.рт.ст. - атмосферное давление.
-
адиабатический перепад температур
воздуха в компрессоре.
-
фактический перепад температур воздуха
в компрессоре, замеряемый для повышения
точности дифференциальной термопарой.
-
адиабатический КПД компрессора.
-
окружная скорость колеса компрессора.
-
адиабатическая работа компрессора
(адиабатический напор компрессора)
-
коэффициент напора компрессора
или
-
напорный адиабатический КПД компрессора.
(здесь
,
МПа, 287-
,
, К)
Расход измеряется мерным устройством.
–
коэффициент
расхода (отношение осевой скорости на
входе в колесо к окружной скорости на
наружном диаметре колеса компрессора)
2) Параметры турбины:
кг/с-
расход газа
-
степень понижения давления в турбине
-
адиабатический
перепад температур газа в турбине
-
действительный
перепад температур газа в турбине
измеряется
дифференциальной термопарой
-
внутренний
к.п.д. турбины
- адиабатическая работа расширения газа в турбине.
(
- то же, при работе турбины на воздухе)
(
- адиабатная мощность турбины)
-
мощность на валу турбины
М - реактивный момент, при испытании турбины на балансирном стенде, Нм;
,
мин-1
– частота вращения
- коэффициент напора турбины
- плотность газа на выходе из колеса турбины
- эффективное проходное сечение турбины
4) Параметры подшипников:
-
расход масла через подшипники
-
теплоемкость масла
-
подогрев
масла в подшипниках
-
мощность
трения в подшипниках
- механический КПД турбокомпрессора
-
КПД
турбокомпрессора
Сопоставим со значением, полученным из уравнения баланса мощности компрессора и турбины ТК.
Последовательно
изменяя положение заслонки на выходе
воздуха из компрессора и подбирая
значения
изменением
параметров турбины (давлением воздуха,
поступающего в турбину или (и) изменением
подачи топлива в камеру сгорания)
получаем серию характеристик компрессора
в виде функций
и
при ряде значений
,
а также турбины в виде функций
в
зависимости от коэффициента напора
турбины
,
строим графики характеристик.
