本发明涉及的是一种压气机性能试验装置。
背景技术：
随着高速动态采集系统的发展，在压气机测试试验台领域，短周期试验台以容易达到压气机实际运行工况、运行操作简单、试验费用低廉等优点越来越受重视。但短周期试验台由于试验时间非常短只有几十毫秒或几秒，只能用于机理性研究，不可能完全取代长周期试验台；且短周期试验台无法全面模拟压气机工作状态，无法对压气机部件进行全面进行气动、传热和结构试验等方面的考核。另外，国内现有的压气机试验台的工作流量几乎全部为小流量试验台。大流量涡轮试验台产品种类极少，且现有产品多存在稳定性差、试验数据误差大、操作步骤复杂、产品功能单一等缺点，极大地增加了涡轮试验的时间花费和成本投入，不能满足所对应的科研及工程试验要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供兼具长周期、大流量、高稳定性等多重特点的一种压气机综合性能试验台。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种压气机综合性能试验台，其特征是：包括试验压气机、试验涡轮、电加热器、回热器、两用电机、第一系统进气道、第二系统进气道、第一压气机出口支路、第二压气机出口支路、第三压气机出口支路、第一涡轮出口支路、第二涡轮出口支路、排气道，试验压气机、两用电机、试验涡轮同轴连接，试验压气机与两用电机之间设置第一联轴器，两用电机与试验涡轮之间设置第二联轴器，第一系统进气道上依次设置第一过滤器、第一流量计、第一调节阀，第二系统进气道上依次设置第二过滤器、第二流量计、加湿器、第二调节阀，第一系统进气道和第二系统进气道并联后连通试验压气机进气口，压气机出气口分别连通第一压气机出口支路、第二压气机出口支路、第三压气机出口支路，第一压气机出口支路通过第一开关阀连通回热器的冷端进气口，经回热器冷端支路连通回热器的冷端出口，第二压气机出口支路分别连接粗调节支路和微调节支路，粗调节支路上安装粗调节阀，微调节支路上安装微调节阀，粗调节支路、微调节支路以及回热器冷端出口后管路汇合后依次连通电加热器、涡轮进气口，第三压气机出口支路通过第二开关阀连通排气道，试验涡轮出气口连通第一涡轮出口支路、第二涡轮出口支路，第一涡轮出口支路通过第三开关阀连通回热器的热端进口，经回热器热端支路连通回热器的热端出口，之后连通排气道，第二涡轮出口支路通过第四开关阀连通排气道。
本发明还可以包括：
1、试验压气机进口处带有可调导叶，其第一级静叶可调；试验涡轮第一节静叶叶栅角度可调，末级静叶栅轴向和周向都可移动。
本发明的优势在于：本发明兼具长周期、大流量、高稳定性、高精确度、操作方便等优点，不仅能够满足压气机静态试验，还具备了动态试验和非定常流场测试功能，还可以通过控制涡轮接入与否实现压气机单体研究和压气机-涡轮配合研究，可以实现静态流场测量、动态流场测量、压气机湿压缩性能研究、压气机变几何研究、循环回热性能研究、涡轮clocking效应研究等功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1，本发明一种压气机综合性能试验台，包括：速开(关)阀1、回热器2、试验压气机3、调节阀4、加湿器5、流量计6、过滤器7、粗调节阀8、微调节阀9、速开(关)阀10、速开(关)阀11、试验涡轮12、两用电机13、联轴器14、测扭仪15、电加热器16、速开(关)阀17。
本试验台主体部分包括进气设备、压气机3本体、电动机和排气道。进气设备为串联结构，过滤器、流量计、(加湿器5、)速开阀依次按顺序连接，并联连接于压气机3进气端；电动机提供压气机3做功所需的动力来源；压气机3出气端直接连接排气道。
考虑试验台主体工作时压气机3出气端工质具有较高压力，为合理利用工质所具能量，在试验台主体部分的压气机3出气端之后串联加设加热器和涡轮12，且相应增加一组粗细调节阀以调节涡轮12进入流量。涡轮12排气端直接连接排气道。
为完善试验台功能，在涡轮12出气端设置另一回路并且增设回热器2，回热器2冷端进气口与压气机3出气端连接，出口与加热器进气口连接；热端进气口与涡轮12出口连接，出口与排气道连接。
系统的完整连接方式如下：
系统进气道分为两个支路，每个支路依次装有进气口、流量计、过滤器、速开(关)阀，其中一个支路在流量计与速开(关)阀之间装有加湿器5，两进气道并联后连接压气机3进气口。
压气机3出气口连接三个支路：回热器2冷端支路、加热器支路和排气支路。其中，回热器2冷端支路由压气机3出口引出后经速开(关)阀连接回热器2冷端进气口；加热器支路由压气机3出气口引出后经粗、细调节阀并且汇合回热器2冷端出气口处气流后依次连接电加热器16、涡轮12；排气支路由压气机3出口引出后经速开(关)阀连接排气道。
涡轮12出气口连接两个支路：回热器2热端支路和排气支路。其中，回热器2热端支路由涡轮12出气口引出后经速开(关)阀连接回热器2热端进气口，回热器2热端出气口连接排气道；排气支路由涡轮12出气口引出后经速开(关)阀连接排气道。
压气机3、两用电机13、涡轮12同轴连接，压气机3与电机之间、涡轮12与电机之间各装有一套联轴器14，压气机3主要动力来源为电动机，其次为涡轮12，轴间装有测扭仪15，可实时观测所提供扭矩。
结合图1，本发明所要解决的技术目的是，增加试验台周期，全面模拟压气机3和涡轮12的工作状态，对压气机3部件进行全面进行气动、传热和结构试验等方面的考核，对各种循环状态下的压气机3及涡轮12的工作状态进行全方位研究。
本试验台的具体工作过程如下：
试验台主体工作过程：空气分两个支路由进气道进入所述过滤器7、所述流量计6，湿空气支路空气经过所述加湿器55，后分别进入所述调节阀4，分别得到干、湿空气各一个支路，两支路气体比例及流量可根据所述流量计示数由所述调节阀进行调整，湿空气湿度可根据所述加湿器5相关参数和两支路气体比例进行调节。而后气体混合后进入所述压气机33进行压缩，压气机3动力来源由所述两用电机1313提供，此时所述两用电机13为电动状态，压气机3压比及功率可根据所选变几何压气机3参数进行配置，空气经所述压气机3压缩后，经所述速开(关)阀17进入排气道，从而排出系统。
试验台主体部分可以完成压气机3常规性能测试、压气机3湿压缩性能测试。
试验台主体部分加装所述电加热器1616、所述涡轮1212后组成试验台简单循环部分，所述压气机3及之前部分工作状态相同不再叙述，此时关闭速开(关)阀17，压缩空气经所述压气机3流出后经粗调节阀88、细调节阀9后进入所述电加热器1616进行加热，加热度可根据加热器功率进行调节，加热后气体进入所述涡轮1212进行膨胀做功，做功后乏气经所述速开(关)阀10进入排气道排出系统，此时所述两用电机1313的状态选择由压气机3-涡轮12功率关系确定，一般情况下为发电状态。
试验台简单循环部分除可以实现主体部分功能之外还可以完成布雷顿循环的完整循环性能测试。
试验台简单循环部分加装所述回热器22后组成试验台回热循环部分，所述回热器2热流体进口经所述速开(关)阀11连接所述涡轮12排气口，出口连接所述排气道，冷流体进口经所述速开(关)阀1连接所述压气机3出口，出口连接所述电加热器16进气口。其与简单循环相同部分不再叙述，此时所述压气机3出口的部分空气进入所述回热器2冷端，所述涡轮12出口的部分空气经所述速开(关)阀11进入所述回热器2热端与冷端进行换热，后冷端空气进入所述电加热器16，热端空气进入排气道排出系统。此时所述两用电机13为发电状态。
试验台回热循环部分为本试验台完整结构，在实现上述所有功能之外还可完成回热布雷顿循环的性能测试。
试验台排气端设置消声器用以降低噪声。
所述压气机3、所述涡轮12均采用轴向进气型式，并且进口导叶可转，转动角度为±10°。此外，各轮盘之间的轴向间隙和两静子之间的周向相对位置均连续可调。从导叶入口段至静叶出口段处的机匣开有光学测量窗口，覆盖了整个流动区域，可以很好地接入光学测量设备和观察整个涡轮12流动状况。除扩压器外，透平机匣采用水平中分结构，两静子轮盘采用水平剖分结构，便于试验台的安装和日常维护。转子采用悬臂式结构，为涡轮12内部节约了空间，方便涡轮12内部流场的测量。
整个系统最大空气流量可达18kg/s，温度可以从环境温度变化到120℃。
其他相关附件选取包括：(1)过滤器应能使15μm的微尘能滤去75％以上，保证流入机组的空气清洁；(2)流量计若选用涡街流量计或者标准文丘利管，则流量计前后直管段长度最少需要8000mm以上，若选用v锥流量计则至少需要6000mm；(3)电动阀要保证具有很宽的调节量，且对上下游气流的干扰也很小。其公称通径、公称压力以及介质温度范围均需满足试验台要求。
除上述功能外，本试验系统还可实现的具体功能：
1、静态流场测量。通过常规接触式探针和非接触式激光测量涡轮12叶栅的内部流场，研究叶栅内的涡系结构和边界层的发展过程。
2、动态流场测量。采用激光测量动叶栅内部的流动细节，研究泄漏流动及泄漏涡和通道涡等涡系的相互作用。
3、clocking效应研究。试验台的末级静叶栅轴向和周向都可移动，通过调整静叶栅的轴向位置和周向相对位置，能够研究静叶栅的尾迹在下游动叶栅和静叶栅内的传播过程。
4、压气机3、涡轮12变几何研究。压气机3、涡轮12的第1列静叶栅安装了调节机构，通过调节压气机3、涡轮12静叶栅的角度，研究压气机3和涡轮12变几何的流场变化和静叶泄漏涡对动叶叶顶泄漏的影响。