В состав испытательного стенда входят:
- испытательный бокс или открытая производственная площадка (определяется принятой схемой испытательного стенда);
- кабина наблюдения и управления;
- технологические и вспомогательные помещения;
- помещения для размещения ЭВМ и комплекта измерительной апппатуры;
- основное оборудование испытательного стенда и систем для обеспечения испытаний.
В состав основного оборудования испытательного стенда и систем для обеспечения испытаний входят:
- пульт управления и контроля работы ГТД при испытаниях;
- необходимые средства шумоглушения работы ГТД при испытаниях;
- силоизмерительная (моментоизмерительная) система;
- система измерения расхода воздуха через ГТД;
- топливная система испытательного стенда;
- система измерения расхода топлива при испытаниях ГТД;
- масляная система испытательного стенда;
- система запуска ГТД на стенде;
- система консервации ГТД после окончания испытаний;
- система вне стендовой подготовки ГТД к испытаниям с монтажной рамой и
узлами крепления ГТД;
- система питания, загрузки и охлаждения агрегатов, установленных на ГТД;
- система отбора воздуха на нужды летательного аппарата, для которого предназначен ГТД;
- автоматизированная система управления технологическим процессом испытаний с комплектом аппаратуры для измерения и регистрации параметров и сигналов ГТД;
- газоотводящее устройство;
- устройство для имитации неравномерности поля температур на входе в двигатель и имитации давлений для определения и оценки газодинамической устойчивости испытательного ГТД;
- оборудование для проверки и калибровки, применяемых на стенде средств измерения (СИ)
- монтажно-обслужвающая площадка;
- подъемно-транспортные средства испытательного стенда;
- автоматическая система пожаротушения.
3.3 Функциональные требования, компоновка и аэродинамика испытательного стенда
Типовая схема испытательного стенда, размещение испытываемого ГДТ, основного оборудования и измерительных систем, аэродинамическая схема воздуха проводящих и газоотводящих устройств выбираются исходя из назначения стенда, особенностей конструкции, компоновки и характеристик ГТД, вида и назначения проводимых испытаний.
Для проведения стендовых испытаний современных ГТД могут создаваться испытательные стенды, где испытываемый ГТД размещается в испытательном боксе или на специально оборудованной открытой площадке.
Конструкция и эксплуатационные свойства испытательного стенда, компоновка и размещение основного оборудования должны обеспечивать:
- свободный подвод воздуха к входу в ГТД и в эжекторно-выхлопное
устройство стенда и минимальное влияние аэродинамики стенда на основные параметры испытуемого ГТД;
- управление технологическим процессом испытания и измерение предусмотренных параметров и сигналов испытываемого ГТД как в автоматическом, так и в режиме с погрешностями, не превышающими допустимых значений;
- надежную работу и функционирования всех систем и оборудования испытательного стенда в соответствии с их назначением;
- свободный подход к испытываемому ГТЛ и оборудованию испытательного стенда для проведения необходимых технологических операций, технического обслуживания и замены агрегатов;
- возможность подогрева воздуха на входе в ГТД в соответствии с программой испытаний;
- возможность подогрева топлива и масла на входе в ГТД в соответствии с программой испытаний;
- выполнение требований ТБ, санитарных норм и защиты окружающей среды в процессе подготовки, проведения испытаний и технического обслуживания ГТД.
Испытательные стенды, выполненные по схеме с открытой площадкой для установки испытываемого ГТД, должны удовлетворять следующим требованиям, обусловленной спецификой их компоновки:
- испытательный стенд должен быть оборудован газоотводящим устройством, обеспечивающим безопасный отвод газовой струи от работающего на площадке ГТД для исключения прямого воздействия на окружающие постройки, растительность и почвенный покров, а также попадание газов на вход работающего ГТД;
- должно быть обеспечено экранирование работающего на площадке ГТД для исключения разлета обломков конструкции в случае его разрушения при испытаниях;
- размещение испытательной площадки на территории испытательной станции должно обеспечить уровень шума от работающего ГТД, не превышающий допустимых значений;
- испытательная площадка с установленным ГТД должна быть оборудована навесом и легко съемными устройствами для защиты обслуживающего персонала от ветра и атмосферных осадков при техническом обслуживании испытываемого ГТД;
- испытательная площадка должна иметь круговое ограждение для исключения случайного попадания в зону работающего ГТД людей, животных, средств транспорта и т. д.
Стенды для испытаний вертолетных, вспомогательных и других типов ГТД должны быть оборудованы загрузочными устройствами в соответствия с назначением и использованием конкретного типа ГТД на ЛА, для которого предназначен двигатель.
Аэродинамические характеристики испытательного стенда должны соответствовать следующим основным требованиям:
- затенение проточной части испытательного бокса не должно быть более 10% от его поперечного сечения. Не допускается хранение в испытательном боксе вспомогательного оборудования и агрегатов, затеняющих его проточную часть;
- потеря любого давления в боксе не должна превышать 1,330кПа (10мм.рт.ст.), а для вновь строящихся и реконструируемых испытательных стендов с закрытыми боксами при первичной аттестации - более 1,064кПа (8мм.рт.ст.)
- средняя скорость массы воздушного потока в проточной части испытательного бокса перед ГТД не должна превышать 15м/с;
- средняя скорость массы воздушного потока в живом сечении системы шумоглушения в зоне всасывания с закрытым боксом не должна превышать 25м/с;
- расстояние от среза сопла ГТД до цилиндрической части эжекторной части трубы должно быть не менее 1,50 диаметра среза сопла; для ранее построенных стендов, находящихся в эксплуатации, - не менее 1,25 диаметра среза сопла ГТД (на стендах для испытания вертолетных и вспомогательных ГТД - не регламентируется);
- неравномерность распределения давления перед входным устройством ГТД не должна превышать 10% от потери полного давления в боксе в сечении не ближе трех калибров ГТД и не более 2% от замеряемых перепадов давления в мерном сечении входного устройства.
Боксы
По требованиям техники безопасности все испытательные установки, при работе которых возникает опасность для обслуживающего персонала или высокого уровня, должны размещаться в отдельных изолированных помещениях, называемых боксами. Этому требованию должны практически удовлетворять все установки по испытанию двигателя и его агрегатов: компрессоров, турбин, камер сгорания, турбостартеров и других агрегатов.
Требования к боксам
- размеры бокса должны быть достаточными для размещения двигателя, испытательного оборудования, обеспечения удобного подхода к ним и хорошего обзора с места управления двигателем;
- оборудование и приспособления должны обеспечивать высокую производительность труда;
- прочность стен должна быть достаточной, чтобы препятствовать разлету осколков в случае разрыва вращающихся частей и выдерживать статические нагрузки от разности давлений воздуха внутри и снаружи помещения;
- должно быть предусмотрено шумоглушение, ограничивающее распространение шума за пределами бокса;
- обеспечены противопожарные нормы, требования промсанитарии и техники безопасности.
Типы боксов
Испытательный бокс состоит из входной шахты с оборудованием для шумоглушения, центральной части, включающей в себя испытательную кабину, стенд и шахты выхлопа в которую входит эжектор, щиты шумоглушения и жалюзи, предохраняющие от попадания атмосферных осадков внутрь канала.
Боксы отличаются друг от друга различным расположением входной и выходной частей.
Нашли применение боксы 4-х типов:
1. С горизонтальной входной и выходной частями;
2. С вертикальной входной частью и горизонтальной выходной;
3. С горизонтальным входом и вертикальной выходной частью;
4. С вертикальными входной и выходной частями.
Каждый из выше перечисленных вариантов имеет достоинства и недостатки, основными из которых являются:
1. С горизонтальной входной и выходной частями или прямоточный бокс.
Достоинства:
- обеспечение равномерного потока воздуха на входе;
- более простая и дешевая конструкция;
- простой доступ для проведения регламентных работ.
Недостатки:
- необходимость организации защитной зоны перед шахтой всасывания;
- поддержание защитной зоны перед шахтой всасывания;
- поддержание защитной зоны в соответствующем порядке для недопущения нападения посторонних предметов в ГВТ ГТД;
- нерациональное использование производственных площадей, шумоглушение менее эффективно;
- мощная струя выхлопа предполагает наличие защитной зоны и отбойника;
- токсичные продукты выхлопа плохо рассеиваются и создают угрозу здоровью людей;
- требуется наличие значительной санитарной зоны за выхлопом, что не позволяет размещать другие производственные объекты и приводит к нерациональному использованию производственных площадей.
2. С горизонтальной входной и вертикальной выходной частями или Г-образный стенд.
Достоинства:
- экономия производственных площадей;
- струя выхлопа направлена вверх;
- токсичные продукты сгорания топлива рассеиваются более интенсивно на высоте, что снижает уровень ПДК;
- основной шумовой фон направлен вверх и представляет меньшую угрозу здоровью персонала;
- допустима санитарная зона с общепромышленными параметрами.
Недостатки:
- конструктивно более сложный и дорогостоящий;
- затруднено регламентное обслуживание бокса.
3. С вертикальной входной и горизонтальной выходной частями или Г-образный стенд.
Достоинства:
- воздушный поток менее загрязнен, т.к. забор его осуществляется на высоте от земли;
- меньшая вероятность попадания посторонних предметов в ГВТ ГГ;
- экономия производственных площадей;
- основной шумовой фонд отражен вверх и не создает угрозы здоровью людей.
Недостатки:
- конструктивно более сложный и дорогостоящий;
- необходимо оборудование для разворота воздушного потока или специальное строительное решение этого вопроса;
- затруднено регламентное обслуживание.
4. С вертикальной входной и выходной частями или П-образный стенд.
Достоинства:
- воздушный поток менее загрязнен, т.к. забор его осуществляется на высоте от земли;
- меньшая вероятность попадания посторонних предметов в ГВТ ГГ;
- экономия производственных площадей;
- основной шумовой фон отражен вверх и не создает угрозы здоровью людей;
- токсичные продукты сгорания топлива рассеиваются на высоте, что снижает уровень ПРД;
- допустима санитарная зона с общепромышленными параметрами.
Недостатки:
- конструктивно более сложный и дорогостоящий;
- затруднено регламентное обслуживание бокса.
а) С горизонтальной входной и выходной частями (прямоточный стенд).
б) С горизонтальной входной и вертикальной выходной частями
(Г-образный стенд).
1. Шторные ворота.
2. Щиты шумоглушения на входе.
3. Бокс.
4. Испытуемый двигатель.
5. Вертикальная шахта выхлопа.
6. Щиты шумоглушения с адсорбирующими веществами.
) С вертикальной входной и горизонтальной выходной частями
(Г-образный стенд).
1. Щиты шумоглушения на входе.
2. Жалюзи.
3. Направляющие лопатки.
4. Бокс.
5. Испытуемый двигатель.
6. Щиты шумоглушения на выходе.
7. Отбойная сетка
г) С вертикальной входной и выходной частями (П-образный стенд).
1. Щиты шумоглушения на входе.
2. Жалюзи.
3. Направляющие лопатки
4. Бокс.
5. Испытуемый двигатель.
6. Вертикальная шахта выхлопа.
7. Щиты шумоглушения с адсорбирующими веществами.
Для выхлопной части бокса следует считать лучшим горизонтальное расположение, так как оно позволят осуществить шумоглушение с меньшими строительными затратами, а отсутствие поворотов на пути движения газа снижает противодавление выхлопа. Однако бокс при этом требует большой строительной площади, а отработанные газы хуже рассеиваются. Поэтому, несмотря на удорожание строительства, выхлопную часть нередко делают вертикальной.
Для всасывающей шахты лучше вертикальное расположение, обеспечивающее подачу более чистого воздуха (без песка и пыли) особенно при ветре. Г-образные боксы облегчают строительную компоновку нескольких боксов с помещениями вспомогательных служб.
Шумоглушение во всасывающей и выхлопной частях бокса осуществляются с помощью пористых материалов. Во всасывающей части применяются мягкие (часто органические) материалы частицы которых в случае попадания в двигатель не повреждают его проточную часть. На выхлопе, где газы имеют высокую температуру, используют пористую керамическую крошку, стекловолокно и минеральную шерсть.
Проходные площади частей бокса определяются исходя из допустимых потерь давления на входе (до 100-150 мм. вод. ст.) и выходе (до 200-300 мм.вод.ст.) и скорости обдува двигателя (до 10 м/с). Большие скорости воздуха в центральной части бокса могут вызвать ощутимую неравномерность распределения статических давлений по внешнему контуру двигателя, что приведет к появлению дополнительных аэродинамических сил и, как следствие, к ошибкам измерения силы тяги.
Если размеры бокса оказываются малы и не позволяют создать требуемые скорости обдува двигателя, то определяются поправки на измерение силы тяги. У одного и того же экземпляра двигателя снимается дроссельная характеристика в боксах малого и нормального размеров, где заведомо пренебречь влиянием обдува на силу тяги двигателя, полученные в разных боксах, при одинаковых приведенных частотах вращения.
Расход воздуха через помещение складывается из расхода через двигатель и расхода, эжектируемого реактивной струей. Для обеспечения оптимального расхода эжектируемого воздуха, достаточного для снижения температуры выхлопных газов и не вызывающего в измерении силы тяги, выхлопную струю заключают в эжекторную трубу, размеры которой определяются из теории турбулентных струй так, чтобы на высокотемпературных режимах работы двигателя температура газов в районе глушителей не превосходила максимально допустимую по жаропрочности конструкционных шумоглушащих материалов 300-350 град\цельс.
Испытуемый двигатель монтируется на силоизмерительном устройстве, установленном на железобетонном фундаменте, чтобы колебания, вызванные работой двигателя, не передавались стенам бокса, фундамент станка устанавливают на вибропоглощающую подушку, от строительных конструкций, а его глубина залегания выбирается большей, чем стен.
Расположение двигателя в боксе над уровнем пола обычно делают приподнятым (приблизительно на 2м). Это устраняет попадание в двигатель пыли с пола и облегчает обслуживание испытательного оборудования.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 317.
