[发明专利]一种无线控制离心压气机特性及气动失稳教学实验系统

摘要

一种无线控制离心压气机特性及气动失稳教学实验系统。其包括离心压气机试验台、无线控制动力装置以及无线数据采集装置；本发明提供的无线控制离心压气机特性及气动失稳教学实验系统具有如下优点：(1)采用无线控制方式，提高了实验过程的安全性；(2)无线控制及传输采用WIFI实现，覆盖广，便于接入教学办公网络；(3)通过计算机监测，并可采用控制手柄来控制驱动电机转速，调节响应快，压气机气动失稳状态能够快速进入和退出；(4)通过振动传感器和压力探针共同监测压气机的气动失稳状态，准确性高；(4)采用与电机连接的螺杆控制锥形节气阀的位置，定位准确，流量调节范围宽。

主权项

1.一种无线控制离心压气机特性及气动失稳教学实验系统，其特征在于：所述的系统包括离心压气机试验台、无线控制动力装置以及无线数据采集装置；所述的离心压气机试验台包括进气口(1)、进气道支撑机匣(2)、进气道(4)、进气畸变发生器(5)、压气机(7)、径向扩压器(8)、轴向扩压器(10)、排气道外机匣(13)、排气道内机匣(14)、锥形节流阀(15)、节流阀驱动电机(16)、插板驱动电机(17)、压气机驱动电机(18)、压气机罩壳(19)、扩压器支撑(20)；其中，进气口(1)、进气道(4)、进气畸变发生器(5)、压气机(7)、径向扩压器(8)、轴向扩压器(10)、排气道内机匣(13)和排气道外机匣(14)沿进气方向依次连接；其中排气道外机匣(13)的直径大于进气道(4)的直径，前端与环形压气机罩壳(19)相连，后端呈开口状；环形压气机罩壳(19)的前端与进气道(4)相连；排气道内机匣(14)为圆桶状，以外端口在外的方式同轴设置在排气道外机匣(13)的内部，前端外部连接扩压器支撑(20)，排气道外机匣(13)和排气道内机匣(14)之间的空间构成排气道；锥形节流阀(15)以能够沿排气道内机匣(14)轴向移动的方式设置在排气道外机匣(13)和排气道内机匣(14)的外端口处，用于通过调节排气道出口面积的方式来控制气流流量；节流阀驱动电机(16)设置在锥形节流阀(15)的外侧，并且通过螺杆与锥形节流阀(15)相连接，锥形节流阀(15)由节流阀驱动电机(16)驱动以改变位置；径向扩压器(8)和轴向扩压器(10)设置在压气机罩壳(19)和扩压器支撑(20)之间；进气畸变发生器(5)安装在进气道(4)的中部；插板驱动电机(17)安装在进气道(4)外部，通过齿轮螺杆与进气畸变发生器(5)上的插板相连接，通过改变插板的位置来对进入进气道(4)内部的气流造成扰动，从而产生畸变流场；压气机(7)安装在排气道内机匣(14)的端盖外部且位于进气道(4)内部；压气机驱动电机(18)设置在排气道内机匣(14)的内部，并且输出轴贯穿排气道内机匣(14)以及扩压器支撑(20)后与压气机(7)相连接；在进气道(4)上靠近进气道支撑机匣(2)处设有一个进气压力测量截面(3)，在该截面上沿进气道(4)的截面周向均匀形成有P1‑P6共6个壁面测压孔，其中P1壁面测压孔位于0°位置；在进气道(4)上位于进气畸变发生器(5)后靠近压气机(7)进口处设有一个进口压力测量截面(6)，在该截面上沿进气道(4)的截面周向均匀形成有P1‑P6共6个测压孔，其中P1测压孔位于30°位置；同时在0°、75°、180°和225°处沿进气道(4)的截面周向形成有P8‑P11共4个动态压力测孔；在排气道外机匣(13)上靠近轴向扩压器(10)出口处设有一个出口压力测量截面(12)，在该截面上均匀形成有P1‑P6共6个测压孔，其中P1测压孔位于30°位置；同时在0°和180°处形成有P7‑P8共2个动态压力测孔；所述的无线数据采集装置包括压力传感器、梳式总压探针、动态总压探针、振动传感器(9)、转速传感器(11)、数据采集卡(22)、第一无线数据发射/接收模块(23)、第二无线数据接收/发射模块(24)和计算机(25)；其中进气压力测量截面(3)上的每个壁面测压孔内设有一个压力传感器，用于测量进气流的平均静压，以确定压气机(7)不同工作状态时的流量；进口压力测量截面(6)上的每个测压孔内安装一个梳式总压探针，每根梳式总压探针上沿径向按等环面面积中心位置分布4个总压测点，用来测量压气机(7)的进口总压；出口压力测量截面(12)上的每个测压孔内安装一个梳式总压探针，每根梳式总压探针上沿径向按等环面面积中心位置分布2个总压测点，用来测量压气机(7)的出口总压；进口压力测量截面(6)和出口压力测量截面(12)上的每个动态压力测孔内分别安装一个动态总压探针，用于测量该部位的动态压力；振动传感器(9)安装在排气道外机匣(13)上，用于监测气动失稳时的振动信号；转速传感器(11)设置在压气机驱动电机(18)的输出轴上，用于测量压气机(7)工作时的转速；数据采集卡(22)同时与上述压力传感器、梳式总压探针、动态总压探针、振动传感器(9)和转速传感器(11)相连接，同时与第一无线数据发射/接收模块(23)相连接；第二无线数据接收/发射模块(24)与第一无线数据发射/接收模块(23)进行无线通讯，同时与计算机(25)相连接；所述的无线控制动力系统为电机控制器(21)，电机控制器(21)的输入端同时与节流阀驱动电机(16)、插板驱动电机(17)、压气机驱动电机(18)相连，输出端连接第一无线数据发射/接收模块(23)。