Стенд для испытаний турбодетандерной установки УТДУ-Э-1

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 11Следующая ⇒

Рассматривается технологическая схема стенда для проведения испытаний турбодетандерной установки УТДУ-Э-1 на модельном рабочем теле-воздухе. Подобная схема может быть основой для разработки стенда для проведения испытаний турбодетандерной установки УТДУ-Э-1 на природном газе. Стенд предназначен для исследовательских и доводочных испытаний элементов турбодетандерной установки (осевой одноступенчатой активной турбины, электрогенератора переменного тока и его системы охлаждения, капсулы, системы герметизации, системы автоматического управления) и УТДУ в целом.

Для оценки основных параметров стенда для испытаний УТДУ на модельном рабочем теле - воздухе были проведены предварительные расчеты осевой активной турбины на метане и воздухе, результаты которых представлены в таблице 6.1.

При проведении расчетов принималось сохранение следующих параметров:

1. Частота вращения.

2. Геометрия проточной части соплового аппарата и рабочей решетки.

3. Статическая температура рабочего тела, на входе в УТДУ.

4. Величина парциальности ε.

5. Перепад давления на турбине.

Основная задача, при расчете турбопривода на модельном рабочем теле, заключалась в определении давления на входе в УТДУ, массовом и объемном расходе модельного тела (воздух) с точки зрения получения заданной эффективной мощности турбопривода.

Таблица 6.1

Результаты расчетов параметров турбины для природного газа (метана) и воздуха.

	Параметр	Метан	Воздух
1.	Мощность турбины, кВт	718,254	720
2.	Частота вращения турбины, об/мин	3000	3000
3.	Температура газа на входе, К	300	300
4.	Давление газа на входе, МПа.	1,2	1,33
5.	Давление газа на выходе, МПа	0,6	0,667
6.	КПД турбины	0,516	0,609
7.	Парциальность ε	0,55	0,55
8.	Массовый расход газа, кг/с	13,72	21,921
9.	Объёмный расход газа, м³/час, приведенный к абсолютному давлению на входе в УТДУ.	6409,667	5108,8

По результатам предварительных расчетов турбины были получены основные характеристики стенда для испытаний УТДУ-Э-1.

Максимальное давление воздуха на входе в ампулу до 1,5 МПа.

Максимальный расход воздуха до 25 кг/с.

Частота вращения турбины и электрогенератора 3000 об/мин.

Температура воздуха на входе 300 К.

Максимальная, эффективная мощность турбопривода 720 кВт.

Максимальная мощность загрузочного устройства 600 кВт.

Описание технологической схемы стенда

Технологическая схема стенда, для испытаний турбодетандерной установки УТДУ-Э-1 на воздухе, представлена на рис. 6.1.

Воздух (давление перед ампулой до 1,5 МПа,расход до 25 кг/с) может подаваться от баллонов высокого давления или от компрессора.

Так как электрогенератор 20 работает в среде подводимого воздуха, то может быть требование постановки осушителя 3 [5]. Осушка воздуха может

производиться поглощением влаги адсорбентом. При осушке с помощью адсорбентов воздух пропускается через влагопоглощающие колонки. В качестве адсорбента используются силикагель — двуокись кремния, алюмогель — окись алюминия и другие гидрофильные вещества.

Система подачи воздуха снабжена фильтром 4.

Воздушный редуктор 5 предназначен для настройки давления воздуха в ресивере 7.

Клапан 9 предназначен для подачи расхода воздуха в герметичную капсулу 21.

Мерная шайба 10 (в составе с пьезометром или дифманометром) служит для определения секундного расхода воздуха.

Перед капсулой 21 установлен обратный клапан 11.

Перед сопловым аппаратом 15, замеряется давление образцовым манометром 12 и датчиком давления 13 и температура воздуха датчиком 14. После турбины 16 замеряется давление образцовым манометром 22 и датчиком давления 18 и температура воздуха датчиком 24.

С электрогенератора 20 нагрузка снимается нагрузочным устройством 19, которое может быть набором термоэлектрических нагревателей.

Частота вращения генератора измеряется с помощью частотомера, установленного в пульте управления. Сигнал на частотомер снимается с одной фазы генератора.

Рис. 6.1. Технологическая схема стенда для испытаний УТДУ – Э – 1.

1, 8, 12, 22, 27 – образцовые манометры; 2, 6, 26 – отсечные вентили; 3 – осушители; 4 – фильтр; 5 – газовый редуктор; 7, 28 – ресиверы; 9 – электропневмоклапан; 10, 25 – мерная шайба с пьезометром; 11 – обратный клапан; 13, 17 – датчики давления; 14, 18, 24 – датчики температуры; 15 – сопловой аппарат турбины; 16 – турбина; 19 – нагрузочное устройство; 20 – электрогенератор; 21 – капсула; 2, 6, 26 – отсечные вентили; 29, 39 – регистраторы температуры; 35, 36, 37 – регистраторы давления; 30 – источник электрического питания; 31 – регистратор оборотов; 32 – пульт управления; 33, 34, 38 – элементы управления электропневмоклапанами.

В связи с тем что, в представленной технологической схеме стенда нет возможности измерения реактивного момента, (для вычисления эффективной мощности турбопривода) необходимо измерять выходное напряжение генератора и потребляемый ток нагрузочного устройства.

Для исследования системы охлаждения электрогенератора 20 холодным воздухом после турбины замеряется температура в определенной точке электрогенератора.

После капсулы установлена мерная шайба 25, которая служит для определения секундного расхода воздуха из турбоэнергетической установки. Установка систем измерения секундного расхода на входе в УТДУ и на выходе необходима для проверки герметичности УТДУ и элементов газовой арматуры испытательного стенда.

Выход воздуха осуществляется через отсечной вентиль 26 и выходной ресивер 28. В ресивере с помощью образцового манометра 27 проводится замер давления воздуха, выходящего из турбоэнергетической установки.

Измерительные приборы от датчиков устанавливаются на пульте.

Установленные датчики параметров установки могут быть элементами системы автоматического управления (САУ).

В случае аварийной ситуации по сигналу датчика оборотов с пульта или АСУ клапан 9 отсекает подачу воздуха в ампулу.

Точность измерения параметров стендовыми измерительными системами определяются суммарными погрешностями. Допустимые суммарные погрешности измерения параметров при доверительной вероятности 0,95 можно принять из рекомендаций по испытаниям авиационных двигателей [5]:

Расходы воздуха 0,7 % измеряемой величины.

Давление воздуха 0,5 % верхнего предела измерения.

Температура воздуха 1 % верхнего предела измерения.

Частота вращения 0,2 % верхнего предела измерения.

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 535; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!