一种旋转冲压压气机试验系统

摘要

本发明公开了一种旋转冲压压气机试验系统，包括：动力系统、扭矩测量装置、增速系统、进气系统、排气系统、旋转冲压压气机试验段、气体泄除装置、振动测量装置、辅助系统、气动参数测量与数据采集系统；可获得其核心部件旋转冲压压缩转子的详细性能试验数据，并实现动态测量壁面静压，获得旋转冲压压缩转子尖部流场结构，而且可以满足较高转速所带来的润滑、安全和低转速下的起动要求。

主权项

一种旋转冲压压气机试验系统，其特征在于，包括：动力系统、扭矩测量装置、增速系统、进气系统、排气系统、旋转冲压压气机试验段、气体泄除装置、振动测量装置、辅助系统、气动参数测量与数据采集系统；动力系统包括：为旋转冲压压气机提供动力的直流电机(2)和能够实现直流电机转速控制的转速控制器(1)；增速系统包括：I级增速器(4)和II级增速器(5)；所述I级增速器(4)和II级增速器(5)依次装配于直流电机(2)的输出轴上；扭矩测量装置(3)安装在直流电机(2)的输出轴上，且位于直流电机(2)与I级增速器(4)之间，对扭矩、转速进行实时测量；进气系统包括：进气间(13)、流量管(12)、进气节流阀(11)、扩压段(10)、稳压箱(9)和整流网(8)；进气间(13)为进气气源端，内部腔体等径的流量管(12)、内部腔体逐渐扩大的扩压段(10)和内部腔体等径的稳压箱(9)依次轴向连接为进气系统壳体，且流量管(12)与扩压段(10)最小直径等径，稳压箱(9)与扩压段(10)最大直径等径；其中，扩压段(10)上设置有进气节流阀(11)，稳压箱(9)内部设置用于破碎大尺度气流旋涡的整流网(8)；排气系统包括：排气蜗壳(6)、与排气蜗壳(6)排气端连接的排气管(14)、出口节流装置(16)和排气间(17)；其中，排气管(14)最终排气端与排气间(17)连通，且排气管(14)上设有对出口气流进行节流，控制流量和背压的出口节流装置(16)；旋转冲压压气机试验段(7)由整流罩(27)、喇叭口(35)、空心筋板(26)、引气筒(25)、集气盒(33)、可调导叶(24)、旋转冲压压缩转子(23)、平衡盘(21)、支板(20)和机匣组成的轴向进气径向排气的直流式结构；机匣由前承力机匣(34)、中介机匣(32)、出口测量机匣(30)和排气机匣(29)依次连接组成通路腔体；其中，喇叭口(35)输入端嵌入稳压箱(9)输出端，喇叭口(35)输出端与前承力机匣(34)连接，整流罩(27)的输出端与试验系统通流部分下壁面连接；旋转冲压压缩转子(23)进口测量截面位于中介机匣(32)内，且中介机匣(32)进口测量截面位置周向均匀布置至少四个静压测点和至少四个探针测量座；旋转冲压压缩转子(23)出口测量截面位于出口测量机匣(30)内，周向均匀布置至少四个静压测点和至少八个探针测量座，旋转冲压压气机试验段(7)通过排气机匣(29)与排气蜗壳(6)入口端连接；排气机匣(29)内部设置有用于撑作和导流的支板(20)；可调导叶(24)通过螺栓安装在中介机匣(32)内，利用伺服机构控制其安装角度，实现导叶开度自动化不停车调节；其中，旋转冲压压缩转子(23)的气流通道由大于等于三个的隔板(31)隔开多个流道，每个流道由相邻的两个隔板、轮毂和机匣内壁组成，轮毂上的压缩面、喉部和扩压面沿气流流动方向依次安装在两相邻隔板之间的重叠区域，在压缩面上开设放气缝或放气孔，一部分气流从压缩面进入放气缝或放气孔，从旋转冲压压缩转子(23)进口端面引出；空心筋板(26)、引气筒(25)和集气盒(33)构成放气通道，把从旋转冲压压缩转子(23)进口端面引出的气体导出；平衡盘(21)在旋转冲压压缩转子(23)后形成平衡盘腔(22)；气体泄除装置由真空泵(19)和流量计(18)组成，通过管路与集气盒(33)相通，流经压缩面的一部分气体依次通过引气筒(25)、空心筋板(26)和集气盒(33)，被真空泵(19)吸出旋转冲压压缩转子(23)气流通道；振动测量装置由加速度传感器和位移传感器组成；I级增速器(4)输入轴侧布置垂直加速度测点，II级增速器(5)输出端与旋转冲压压缩转子(23)连接的轴侧布置垂直、水平和轴向三套加速度测点；旋转冲压压缩转子(23)后轴承座处布置水平和垂直加速度测点；出口测量机匣(30)的安装边布置水平和垂直加速度测点；II级增速器(5)与旋转冲压压缩转子(23)连接所用的联轴器处布置位移传感器；旋转冲压压缩转子(23)转轴进气侧布置位移传感器；辅助系统包括滑油系统、轴向力高压供气系统和防喘装置；滑油系统由电机、滑油泵和过滤器组成，通过管路连通到旋转冲压压缩转子轴承和增速器齿轮箱内，进行润滑和冷却，配备的过滤装置可对润滑油循环使用；轴向力高压供气系统由空压机和储气罐组成，由管路和空腔通道连接到旋转冲压压缩转子平衡盘腔(22)；防喘装置由电磁阀(15)和额外设置排气管分路组成，且电磁阀(15)设置在排气管分路上；气动参数测量与数据采集系统包括进气压力传感器、热电阻温度测量装置、三点梳状总压探针、三点梳状总温探针、动态压力传感器和压力扫描阀；进气压力传感器和热电阻温度测量装置放置在进气间(13)，对来流气体的温度和压力进行测量；三点梳状总压探针和总温探针分别安装在旋转冲压压缩转子(23)进、出口测量截面位置的中介机匣(32)和出口测量机匣(30)测量座上；动态压力传感器沿旋转冲压压缩转子(23)流道方向安装在中介机匣(32)安装座上，对隔板尖部流场进行测量；同时在出口测量机匣(30)安装座上再次布置动态压力传感器，测量的压力信号通过示波器实时显示，通过波形判断旋转冲压压气机是否进入喘振工况；压力扫描阀由多个压力扫描模块组成，内部集成了压力传感器和A/D变换器，接受各种压力测量探针的稳态压力信号之后，直接输出数字信号到远程控制室。