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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明公开一种适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置及其方法，包括涡轮试验段、齿式联轴器、测扭器、增速箱、碟片联轴器和水力测功机等组成；其中，测扭器用于测量涡轮试验件的扭矩；增速箱用于提升涡轮试验件的输出转速，使水力测功机达到最合适的功率吸收转速范围；水力测功机用于涡轮试验件的功率吸收和初步测量；高、低速联轴器用于各转动部件之间的功率、转速传递以及同轴度补偿、振动隔离，避免各振动传递和耦合。本发明采用国产大功率低转速的测功机，通过增速箱来匹配高转速，达到高速大功率转速控制的目的。同时，通过在高速端设置扭矩和转速测量设备，来精确计量涡轮试验件所做的功。

主权项：1.一种水力测功负载测试方法，包括适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置，该适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置包括：涡轮试验段（1）、齿式联轴器（2）、测扭器（3）、增速箱（4）、碟片联轴器（5）、水力测功机（6）和支撑座（7）；所述涡轮试验段（1）与测扭器（3）通过齿式联轴器（2）连接；增速箱（4）输入轴、输出轴均配置有法兰盘结构，输入法兰盘与测扭器（3）直接相连；碟片联轴器（5）用于增速箱（4）与水力测功机（6）之间的功率、转速传递；水力测功机（6）、增速箱（4）、涡轮试验段设置在支撑座（7）；增速箱（4）和测扭器（3）采用集成设计，悬挂结构，形成一个整体；所述测扭器（3）直接悬挂在增速箱（4）的输入轴端；所述增速箱（4）为单输入双输出结构形式；增速箱（4）输入轴、输出轴水平安装布置；输出轴与输入轴平行，水平偏心，中心距355mm；由于所述增速箱（4）需承受3500N·m的超大扭矩，所述增速箱（4）采用人字齿轮；增速箱（4）的输出轴I传动比：6.8；增速箱的输出轴II传动比：2.4；所述增速箱壳体采用夹层结构，增速箱的传动轴采用阶梯设计；所述增速箱（4）输入轴、输出轴均配置有法兰盘结构，增速箱输入轴的输入法兰盘与测扭器（3）直接相连；所述法兰盘与轴均采用一体式设计制造；支撑座（7）采用了热定心支架，并且设置有滑轨，方便移动和安装，且通过涡轮试验段与排气涡壳定心止口的定心，保证试验件旋转中心、水力测功机的旋转中心、增速箱的输入轴旋转中心偏差不大；其特征为：包括如下步骤：步骤1：打开水力测功机，保证测功机设定在转速控制模式，并预先设定一个较低的控制转速；步骤2：涡轮试验段在气流作用下开始旋转，并不断提升转速，直至达到测功机预设定控制转速时，在低转速时，测功机开始用输出轴I接管涡轮试验段转速；步骤3：在气流温度、压力继续增长的情况下，测功机在转速控制模式下，自动调节水量加载，使试验件转速保持不变，扭矩持续增长；步骤4：当扭矩积累到足够跳转至更高转速时，将测功机切换至手动模式，迅速释放水量，减小负载，调节设备转速至新的设定转速目标值；当转速超过10000rpm时，平移增速箱，让测功机开始用输出轴Ⅱ接管涡轮试验段转速；步骤5：设定转速目标值时，应选择稳定的工作转速，避开振动较大的转速点；同时还要参考测功机的工作包线，使试验过程在测功机可控的能力包线内；步骤6：重复上述过程，直至涡轮试验件达到试验工况点要求的转速；然后，通过测扭器测量扭矩和转速；步骤7：计算涡轮试验段的输出功率；公式为：P=F·V=TR·（nπR30）=nπT30，P=功率单位W,T=转矩单位N·m,n=每分钟转速单位转分钟，如果将P的单位换成KW，那么就是如下公式：P*1000=nπT30=T*n，P=T*n*3.141592630000，即功率=扭距*转速9550。

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