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1、(10)申请公布号 CN 102937104 A (43)申请公布日 2013.02.20 C N 1 0 2 9 3 7 1 0 4 A *CN102937104A* (21)申请号 201210422494.3 (22)申请日 2012.10.30 F04D 27/00(2006.01) (71)申请人合肥通用机械研究院 地址 230031 安徽省合肥市长江西路888号 (72)发明人李连生 赵远扬 杨启超 肖军 李新宏 (74)专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有 限责任公司 34101 代理人何梅生 (54) 发明名称 一种透平压缩机测试系统 (57) 摘要 本发明公开了一种透平压缩机。
2、测试系统，其 特征是：电机的转动输出经变速箱和扭矩传感器 传动至透平压缩机的透平压缩机主轴构成测试主 机；针对测试主机分别设置进气扰动单元、排气 扰动单元、气流激励装置和设置测控单元。本发明 能够对透平压缩机在各种进气条件突变、进气畸 变和排气条件突变等工况下的性能进行测试；通 过实验方法模拟不同工况下气流对叶片的激励， 对不同气流激励情况下叶片的受力和振动频率等 参数进行测量。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种透平压缩机测试系统，其。
3、特征是： 电机(1)的转动输出经变速箱(2)和扭矩传感器(3)传动至透平压缩机(18)的透平 压缩机主轴(182)构成测试主机； 在所述透平压缩机(18)的进气口设置进气扰动单元，所述进气扰动单元是在自透平 压缩机进气口起的进气管路上依次设置进口压力温度传感器(5)、进气扰动装置(4)、流量 计(7)和进气阀(8)； 在所述透平压缩机(18)的排气口设置排气扰动单元，所述排气扰动单元是在自透平 压缩机排气口起的排气管路上依次设置出口压力温度传感器(17)、出口扰动装置(15)、安 全阀(14)、主调节阀(12)和排气阀(10)，在所述主调节阀(12)上并联设置辅助调节阀 (13)，在所述主调节。
4、阀(12)与辅助调节阀(13)的并联出口与排气阀(10)的入口之间通过 调节阀门(11)接一真空泵(9)； 设置气流激励装置(6)，用于将方向和速度可调的气流喷射在透平压缩机叶片(183) 上，在所述透平压缩机叶片上设置应变传感器(63)； 设置测控单元(16)，记录和保存相关测试信号，所述相关测试信号包括所述扭矩传 感器(3)、进口压力温度传感器(5)、流量计(7)、出口压力温度传感器(17)和应变传感器 (63)输出的测试信号。 2.根据权利1所述的透平压缩机测试系统，其特征是：所述进气扰动装置(4)是设置 在透平压缩机进气管路中的进口畸变装置(43)，所述进口畸变装置(43)为径向畸变网。
5、、周 向畸变网或进口导叶；所述进口畸变装置(43)通过 进气调节阀(42)与进口储气罐(41) 相连通。 3.根据权利1所述的透平压缩机测试系统，其特征是：所述出口扰动装置(15)是在排 气管路中设置快速调节阀(151)，用于改变压缩机排气压力及脉动规律。 4.根据权利1所述的透平压缩机测试系统，其特征是：所述气流激励装置(6)是由依 次连接的空压机(67)、安全阀(66)、储气罐(65)、激励阀门(64)、空气过滤器(63)、控制阀 (61)和将方向和速度可调的气流喷射在透平压缩机叶片上喷嘴(62)构成。 权 利 要 求 书CN 102937104 A 1/3页 3 一种透平压缩机测试系统 。
6、技术领域 0001 本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种透平压缩机测试系统及测试方法。 背景技术 0002 透平压缩机是石化、冶金和煤化工等重要工业领域的核心设备，其性能直接影响 到这些大型装置的性能与可靠性。传统透平压缩机测试系统通常针对某一稳定工况，在标 准透平压缩机测试平台上测试透平压缩机在该工况下的流量、功率、吸排气压力、温度等参 数，并将这些参数作为评价和设计压缩机的依据。 0003 随着原油品质改变、越来越多新工艺的应用等，炼化等工业领域的压缩机工艺参 数变化逐渐加剧，这对透平压缩机在各种突变工况下的特性和可靠性提出了更高要求。常 规测试系统和方法不能很好地对压缩机的突变工况下的。
7、性能进行测量。 0004 公开号为CN 101251411A的发明专利申请公开了一种固有频率测量装置，通过激 振器对测量叶片进行激振，通过安装在叶片上的电涡流传感器测量叶片的固有频率，不能 够测试压缩机在突变工况下的叶片上受力性能。 发明内容 0005 本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种透平压缩机测试系统 及测试方法，以期能够对透平压缩机在各种进气条件突变、进气畸变和排气条件突变等工 况下的性能进行测试；通过实验方法模拟不同工况下气流对叶片的激励，对不同气流激励 情况下叶片的受力和振动频率等参数进行测量；以及通过真空泵和阀门等部件使测试系统 维持在较低压力下，强化气流激振作用。
8、，使测试装置功耗得到明显降低。 0006 本发明为解决技术问题采用如下技术方案： 0007 本发明透平压缩机测试系统的特点是： 0008 电机的转动输出经变速箱和扭矩传感器传动至透平压缩机的透平压缩机主轴构 成测试主机； 0009 在所述透平压缩机的进气口设置进气扰动单元，所述进气扰动单元是在自透平压 缩机进气口起的进气管路上依次设置进口压力温度传感器、进气扰动装置、流量计和进气 阀； 0010 在所述透平压缩机的排气口设置排气扰动单元，所述排气扰动单元是在自透平压 缩机排气口起的排气管路上依次设置出口压力温度传感器、出口扰动装置、安全阀、主调节 阀和排气阀，在所述主调节阀上并联设置辅助调节阀。
9、，在所述主调节阀与辅助调节阀的并 联出口与排气阀的入口之间通过调节阀门接一真空泵； 0011 设置气流激励装置，用于将方向和速度可调的气流喷射在透平压缩机叶片上； 0012 设置测控单元，记录和保存相关测试信号，所述相关测试信号包括所述扭矩传感 器、进口压力温度传感器、流量计和出口压力温度传感器输出的测试信号。 0013 本发明透平压缩机测试系统的特点也在于： 说 明 书CN 102937104 A 2/3页 4 0014 所述进气扰动装置是设置在透平压缩机进气管路中的进口畸变装置，所述进口畸 变装置为径向畸变网、周向畸变网或进口导叶；所述进口畸变装置通过进气调节阀与进口 储气罐相连通。 00。
10、15 所述出口扰动装置是在排气管路中设置快速调节阀，用于改变压缩机排气压力及 脉动规律。 0016 所述气流激励装置是由依次连接的空压机、安全阀、储气罐、激励阀门、空气过滤 器、控制阀和将方向和速度可调的气流喷射在透平压缩机叶片上喷嘴构成，在所述透平压 缩机叶片上设置应变传感器。 0017 与已有技术相比，本发明有益效果体现在： 0018 1、本发明是采用气流激振的方法，通过调整气流激振的频率、大小和方向等参数 模拟叶片在实际运行中所受到的不同气流激励，通过应变传感器测量叶片在气流激励下的 受力和振动频率，适用于透平压缩机在突变工况下的性能的测量； 0019 2、本发明采用变速箱与电机连接，使。
11、测试系统中的压缩机达到高转速，机器运行 状态更接近于实际运行的压缩机； 0020 3、本发明采用真空泵和阀门等部件使测试系统维持在较低的压力下，在强化气流 激振作用的同时，使测试系统的功耗得到明显降低； 0021 4、本发明采用进口扰动装置、出口扰动装置和气流激励装置三种干扰方式，这三 种干扰方式可以独立工作和同时工作，以测试透平压缩机在突变工况下的性能。 附图说明 0022 图1为本发明透平压缩机测试系统示意图； 0023 图2为本发明中进排气扰动单元示意图； 0024 图3 为本发明中气流激励单元示意图； 0025 图中标号：1电机；2变速箱；3扭矩传感器；4进气扰动装置；5进口压力温度传。
12、感 器；6气流激励装置；7流量计；8进气阀；9真空泵；10排气阀；11调节阀门；12主调节阀； 13辅助调节阀；14安全阀；15出口扰动装置；16测控单元；17出口压力温度传感器；18透 平压缩机；41储气罐；42进气调节阀；43进口畸变装置；61控制阀；62喷嘴；63应变传感 器；151快速调节阀；181轴承；182透平压缩机主轴；183透平压缩机叶片。 具体实施方式 0026 参见图1，本实施例中透平压缩机测试系统设置为： 0027 电机1的转动输出经变速箱2和扭矩传感器3传动至透平压缩机18的主轴182 构成测试主机。 0028 在透平压缩机18的进气口设置进气扰动单元，进气扰动单元是在。
13、自透平压缩机 进气口起的进气管路上依次设置进口压力温度传感器5、进气扰动装置4、流量计7和进气 阀8；在透平压缩机18的排气口设置排气扰动单元，排气扰动单元是在自透平压缩机排气 口起的排气管路上依次设置出口压力温度传感器17、出口扰动装置15、安全阀14、主调节 阀12和排气阀10，在主调节阀12上并联设置辅助调节阀13，在主调节阀12与辅助调节阀 13的并联出口与排气阀10的入口之间通过调节阀门11接真空泵9。 说 明 书CN 102937104 A 3/3页 5 0029 设置气流激励装置6，用于将方向和速度可调的气流喷射在透平压缩机叶片183 上，在透平压缩机叶片上设置应变传感器63； 。
14、0030 设置测控单元16，记录和保存相关测试信号，相关测试信号包括扭矩传感器3、进 口压力温度传感器5、流量计7、出口压力温度传感器17和应变传感器63输出的测试信号。 0031 具体实施中，如图2所示，进气扰动装置4是设置在透平压缩机进气管路中的进口 畸变装置43，进口畸变装置(43)为径向畸变网、周向畸变网或进口导叶；进口畸变装置43 通过进气调节阀42与进口储气罐41相连通；出口扰动装置15是在排气管路中设置快速调 节阀151，用于改变压缩机排气压力及脉动规律。 0032 如图3所示，气流激励装置6是由依次连接的空压机67、安全阀66、储气罐65、激 励阀门64、空气过滤器63、控制阀。
15、61和将方向和速度可调的气流喷射在透平压缩机叶片上 喷嘴62构成。 0033 相应的系统设置中，由测控单元16进行系统控制，控制单元16通过扭矩传感器3 测量透平压缩机的功率，通过进口压力温度传感器5测量透平压缩机的进口压力和温度， 通过出口压力温度传感器传感器17测量透平压缩机的排气压力和温度，通过应变传感器 63测量透平压缩机叶片183的受力，通过流量计7测量透平压缩机的实际气量。 0034 进口参数扰动装置4用于对透平压缩机的进气温度、压力、不均匀度等参数造成 扰动，进而通过测控单元测量透平压缩机18在进口扰动下的性能。测控单元通过控制进气 扰动装置4中的储气罐41内气体的压力和温度，以。
16、及控制进气调节阀42的开关，可以对透 平压缩机的进气参数形成扰动。比如：当储气罐41中的气体压力大于透平压缩机进气管路 中气体压力时，开启进气调节阀42，透平压缩机的进气压力会突然升高，从而引起压缩机工 况发生变化；当储气罐41中的气体温度与压缩机进气管路中的气体温度不同时，开启进气 调节阀42也会对透平压缩机的进口温度形成改变。通过测控单元控制进气扰动装置4中 的进口畸变装置43，可以改变压缩机进气不均匀度，进而改变压缩机内部工作过程。 0035 出口扰动装置中，由测控单元控制快速调节阀151的开度大小和动作频率，可对 透平压缩机的排气压力造成特定扰动，从而模拟测试透平压缩机18在出口参数变。
17、化时的 性能。 0036 气流激励装置6中，高压气流经喷嘴62喷射于透平压缩机叶片上，改变气流的喷 射速度和方向以模拟透平压缩机叶轮183在实际工作过程中所受的气体激励，通过粘贴于 透平压缩机叶片上的应变传感器63可以以对各种气流激励下叶片的受力进行测量。 0037 在实际测试过程中，减小进气阀8的开度，从而降低透平压缩机的入口压力。由于 测试单元的最低背压为1个大气压，即环境压力，为了使测试系统能够在低于环境压力下 运行，可以通过关闭阀门10，开启调节阀门11和启动真空泵9的方法，使压缩机的实际排气 压力低于环境压力。此时压缩机的功耗会明显下降，从而节约测试系统的运行成本。而压 缩机在高压环境下的性能可以通过此时测得的数据进行分析计算。 0038 进气扰动装置4、出口扰动装置15和气流激励装置6可单独工作或共同工作，以测 试不同扰动下的透平压缩机18的性能。 说 明 书CN 102937104 A 1/2页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102937104 A 2/2页 7 图3 说 明 书 附 图CN 102937104 A 。