轴流空气透平试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种汽轮机气动测试装置，尤其涉及一种轴流空气透平试验装置。

背景技术：

汽轮机是一种以蒸汽为动力，并将蒸汽的热能转化为机械能的通用透平机械，透平机械的气动性能直接关系到汽轮机组的性能指标、振动噪声特性以及设备运行的可靠性。结合相似与模块化理论，研制轴流空气透平试验装置并进行相关的轴流空气透平气动性能及气流激振研究，可为汽轮机测试规范的形成、透平机械通流部件的优化设计、透平机械动静部件匹配方案的制定提供参考依据与测试设备。

目前国内外可用于空气透平试验的装置还比较少，更没有可实现动静间隙、部分进气度和进气分布方式可调的专用试验装置。

技术实现要素：

本实用新型是所解决的技术问题如下：

1、结合相似与模块化理论，综合考虑各种试验和测试要求，设计一套单级轴流空气透平试验系统；

2、调试透平和试验系统，使其在气动参数、动静间隙、动静叶栅节距比、部分进气度和进气分布方式等结构可调范围内安全稳定运行；

3、实现空气透平的动静间隙、部分进气度、进气分布方式等参数可调节；

4、可通过试验分析单级轴流空气透平气流激振及振动噪声的产生机理和影响因素，提出抑制或减轻透平振动和噪声的有效方法，并通过试验进行验证。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案及内容如下：

一种轴流空气透平试验装置，具有一个进气缸、一个排气缸、一个用于测试透平叶栅总体气动性能的试验系统，所述试验系统置于进气缸与排气缸之间；所述试验系统中的主轴通过轴承和轴套连接在排气缸体上，主轴前端连接叶轮及动叶，后端连接测功机，所述进气缸与排气缸之间通过拉杆连接，且进气缸与排气缸的连接处设有动静间隙调整片；所述进气缸内通过前轴连接进气导流罩，所述进气导流罩前端设有喷嘴组，且喷嘴组位于叶轮及动叶前方；所述动静间隙调整片以及排气缸前端预留的测量孔内安装动态压力脉动传感器，由动态压力脉动传感器测试级间和级后的压力分布和时均速度场，来确定透平叶栅的总体气动性能。

进一步，所述的试验系统由喷嘴组、动静间隙调整片、动叶、叶轮、主轴、轴套组成，所述主轴通过两对角接触轴承与轴套连接，叶轮通过键和紧固螺母固定在主轴上，动叶安装于叶轮顶部，可通过更换不同型线的动叶进行试验。

进一步，所述的喷嘴组由进气度调节挡板、静叶、喷嘴环、密封片组成，所述静叶前端设有进气度调节挡板，下端连接喷嘴环，喷嘴环与连接座之间设有密封片；所述进气度调节挡板为活动挡板，通过改变挡板弧长可以调节透平的部分进气度，通过改变多段挡板在静叶轴向的分布可模拟不同的进气分布方式。

进一步，所述的动静间隙调整片由调整片基体、调整铜垫、o型密封圈组成，所述调整片基体置于进气缸和排气缸的连接处，调整片基体一侧通过o型密封圈与进气缸密封连接，另一侧通过调整铜垫和o型密封圈与排气缸密封连接；通过改变调整铜垫的厚度来调整透平的动静间隙进行试验。

进一步，所述的拉杆由前杆、后杆、拉杆套筒组成，所述前杆与后杆之间通过拉杆套筒连接，且拉杆套筒与前杆和后杆螺纹连接。

进一步，所述轴流空气透平试验装置中共有四根拉杆，四根拉杆呈90度角位置分布安装于进气缸与排气缸之间。

进一步，所述主轴后端通过联轴器与测功机相连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型设计的新型的试验装置，可实现轴流空气透平气动性能及激振特性试验，具体包括：

1、能够实现部分进气度对轴流空气透平气动性能、气流激振和噪声的影响试验测试；

2、能够实现不同进气方式和分布对轴流空气透平气动性能、气流激振和噪声的影响试验测试；

3、能够实现不同叶栅动静间隙对轴流空气透平气动性能、气流激振和噪声的影响试验测试。

附图说明

图1是本实用新型的轴流空气透平试验装置原理示意图；

图2是本实用新型的轴流空气透平试验装置结构示意图；

图3是喷嘴组结构示意图；

图4是图3中的k向视图；

图5是动静间隙调整片结构示意图；

图6是拉杆结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种轴流空气透平试验装置，主要由进气系统1、试验系统2、排气系统3、台架系统4组成。试验系统2置于进气系统1与排气系统3之间，并通过进气系统1与排气系统3安装在台架系统4上。

如图2所示，进气系统1由前轴6、进气缸7、进气导流罩8组成。前轴6安装于进气缸7上，进气导流罩8通过螺栓紧固在前轴6后端。

试验系统2由喷嘴组9、动静间隙调整片10、动叶11、叶轮12、主轴16、轴套15组成，主轴16通过两对角接触轴承与轴套15连接，叶轮12通过键和紧固螺母固定在主轴16前端上，动叶11安装于叶轮12顶部，可更换不同型线的动叶进行试验。动静间隙调整片10安装在进气缸7和排气缸14之间，并通过螺栓紧固在进气导流罩8后端，并整体放置在安装平台5上。喷嘴组9安装置于叶轮12前方的进气导流罩8内，并固定在进气缸7上。

排气系统3由排气缸14、排气缸盖18、排气法兰13组成；主轴16安装在轴套15上，再与排气缸盖18、排气法兰13一同安装在排气缸14上，并整体放置在安装平台5上。

台架系统由安装平台5、拉杆19、联轴器17、测功机20组成。四根拉杆19安装在进气缸7和排气缸盖18之间，并调整长度，确保进气缸7与排气缸14之间的密封。在主轴16后端轴伸段安装联轴器17，并通过联轴器17与测功机20相连。

如图3，4所示，喷嘴组9由进气度调节挡板21、静叶22、喷嘴环23、密封片24组成，静叶22前端设有进气度调节挡板21，下端连接喷嘴环23，喷嘴环23与连接座之间设有密封片24。进气度调节挡板21为活动挡板，通过改变挡板弧长可以调节透平的部分进气度，通过改变多段挡板在静叶轴向的分布可模拟不同的进气分布方式。

如图5所示，动静间隙调整片10由调整片基体25、调整铜垫26、o型密封圈27组成，调整片基体25置于进气缸7和排气缸14的连接处，调整片基体25一侧通过o型密封圈27与进气缸7密封连接，另一侧通过调整铜垫26和o型密封圈27与排气缸14密封连接。通过改变调整铜垫26的厚度来调整透平的动静间隙进行试验。进气缸7外壳采用双层结构，使用o型密封圈27进行层间密封，动静间隙变化时，进气缸7外壳的长度会随之改变。调整片基体25以及排气缸盖14前端预留的测量孔内安装动态压力脉动传感器，通过测试级间和级后的压力分布和时均速度场，确定透平叶栅的总体气动性能。

如图6所示，拉杆19由前杆31、后杆33、拉杆套筒32组成，前杆31与后杆33之间通过拉杆套筒32连接，且拉杆套筒32与前杆31和后杆33螺纹连接。试验装置中共有四根拉杆19，其呈90度角位置分布安装于进气缸7与排气缸盖18之间。

本实用新型的具体实施步骤：

(1)将前轴6安装于进气缸7上，进气导流罩8通过螺栓紧固在前轴6后端，动静间隙调整片10通过螺栓紧固在进气导流罩8后端，并整体放置在安装平台5上；将动叶11安装在叶轮12上，叶轮12安装在主轴16上，主轴16安装在轴套15上，再与排气缸盖18、排气法兰13一同安装在排气缸14上，并整体放置在安装平台5上；将4根拉杆19安装在进气缸7和排气缸盖18之间，并调整长度，确保进气缸与排气缸之间的密封。在主轴16后端轴伸段安装联轴器17，并通过联轴器与测功机20相连，调整对中位置，确保同轴度及跳动在0.07mm以内。

(2)在调整片基体25以及排气缸14前端预留的测量孔内安装动态压力脉动传感器，通过测试级间和级后的压力分布和时均速度场，确定透平叶栅的总体气动性能。

(3)通过更换不同的调节挡板21改变部分进气度；通过更换不同的调节挡板21改变透平进气方式和分布；通过更换不同厚度的调整铜垫26来改变透平叶栅的动静间隙，采用正交试验法，重复上两步的试验步骤，研究部分进气度、进气方式和分布、叶栅动静间隙对轴流空气透平气流激振和噪声的影响程度和影响机理。

(4)动静间隙调整、部分进气度调整和传感器安装都需要将进气缸和排气缸盖分开，通过拉杆套整体拆卸拉杆，可实现进气缸与排气缸的紧密联接和快速分离，加快实验进度。