RU2213264C2

RU2213264C2 - Cryogenic pump test stand

Info

Publication number: RU2213264C2
Application number: RU2000113025/06A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Покровский; А.Г. Сартаков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д. Кузнецова"
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2003-09-27

Abstract

FIELD: cryogenic engineering. SUBSTANCE: proposed stand contains loading device arranged in pressure main line. Stand is furnished also with auxiliary reservoir and gas burner. Drain systems of service and auxiliary reservoirs are connected with gas burner. Pressure main line is furnished with pipeline communicating with gas space of auxiliary reservoir. Heat exchanger is installed in pressure main line. Heat exchanger is arranged before pipeline. EFFECT: reduced cost of testing. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к стендам для испытания насосов на жидком криогенном рабочем теле и может быть использовано преимущественно при ресурсных испытаниях насосов на сжиженном природном газе. The invention relates to stands for testing pumps on a liquid cryogenic working fluid and can be used primarily for life tests of pumps using liquefied natural gas.

Известна универсальная установка для испытания насосов, содержащая бак с топливом и подключенные к нему всасывающую и нагнетательную магистрали, соединенные с испытуемым насосом (Э.Л. Солохин. Испытания авиационных воздушно-реактивных двигателей. М.: Машиностроение. - 1975. с. 210, рис. 5.21). A well-known universal installation for testing pumps, containing a tank with fuel and connected to it a suction and discharge lines connected to the pump under test (E.L. Solokhin. Tests of aircraft jet engines. M.: Engineering. - 1975. S. 210, Fig. 5.21).

Недостатком этой установки является низкая экономичность проведения испытаний из-за потерь большого количества рабочего тела и засорение окружающей среды парами рабочего тела. The disadvantage of this installation is the low cost-effectiveness of testing due to the loss of a large amount of the working fluid and the clogging of the environment by the vapor of the working fluid.

Наиболее близким к описываемому стенду по технической сущности является стенд для испытания насосов с замкнутой гидросистемой циркуляции рабочей жидкости, содержащий расходную емкость, подключенные к ней всасывающую и напорную магистрали, соединенные с испытуемым насосом и теплообменник (SU 979701 А, МПК F 04 В 51/00, 1981). The closest to the described stand by technical essence is a stand for testing pumps with a closed hydraulic system for circulating the working fluid, containing a supply tank, a suction and pressure lines connected to it, connected to the test pump and a heat exchanger (SU 979701 A, IPC F 04 V 51/00 , 1981).

Недостатком этого стенда является также низкая экономичность проведения испытаний из-за потерь большого количества рабочего тела и засорение окружающей среды парами рабочего тела. The disadvantage of this stand is also the low cost of testing due to the loss of a large amount of the working fluid and clogging of the environment by the vapor of the working fluid.

Задачей данного технического решения является повышение экономичности проведения испытаний криогенных насосов на стенде путем более полного использования энергии рабочего тела. The objective of this technical solution is to increase the cost-effectiveness of testing cryogenic pumps at the bench by making better use of the energy of the working fluid.

Задача решается тем, что известный стенд для испытания насосов, содержащий расходную емкость, подключенные к ней всасывающую и напорную магистрали, соединенные с испытуемым насосом, и теплообменник, дополнительно содержит нагружающее устройство, вспомогательную емкость и газовую горелку, при этом системы дренажа расходной и вспомогательной емкостей сообщены с газовой горелкой, напорная магистраль снабжена трубопроводом, сообщенным с газовым объемом вспомогательной емкости, теплообменник и нагружающее устройство размещены в напорной магистрали, а также тем, что теплообменник размещен перед трубопроводом. The problem is solved in that the well-known test bench for pumps, containing a supply tank, connected to it a suction and pressure lines connected to the pump under test, and a heat exchanger, further comprises a loading device, an auxiliary tank and a gas burner, while the drainage system of the supply and auxiliary tanks communicated with the gas burner, the pressure line is equipped with a pipeline in communication with the gas volume of the auxiliary tank, the heat exchanger and the loading device are placed in the pressure line, and in that the heat exchanger is placed in front of the conduit.

В известных технических решениях признаки, сходные с признаками. отличающими заявленное техническое решение от прототипа, не обнаружены. In known technical solutions, features similar to the features. distinguishing the claimed technical solution from the prototype, not found.

На чертеже представлена упрощенная принципиальная схема предлагаемого стенда для испытания криогенных насосов. The drawing shows a simplified schematic diagram of the proposed stand for testing cryogenic pumps.

Стенд содержит расходную емкость 1, подключенные к ней всасывающую 2 и напорную 3 магистрали, соединенные с испытуемым насосом 4, теплообменник 5, нагружающее устройство 6, вспомогательную емкость 7 и газовую горелку 8. The stand contains a supply tank 1, a suction 2 and pressure 3 pipes connected to it, connected to a test pump 4, a heat exchanger 5, a loading device 6, an auxiliary tank 7 and a gas burner 8.

Расходная емкость 1 имеет трубопровод 9 с запорным органом 10 для заправок ее рабочим телом из хранилища через трубопровод 11 с запорным органом 12 и подачи его во всасывающую магистраль 2 при работе стенда, систему 13 газового наддува с запорным органом 14 и систему 15 дренажа паров рабочего тела и газа наддува, снабженную запорным 16 и предохранительным 17 органами. Всасывающая магистраль 2 имеет запорный орган 18, расходомер 19 для определения расходной характеристики испытуемого насоса 4, датчик 20 сплошности потока рабочего тела, фильтр 21 очистки рабочего тела и контрольно-измерительные приборы 22 для контроля и измерения параметров рабочего тела. Напорная магистраль 3 имеет запорные органы 23 и 24, датчик 25 сплошности потока рабочего тела. расходомер 26 для определения расходной характеристики испытуемого насоса 4 и контрольно-измерительные приборы 27, 28 для контроля и измерения параметров рабочего тела. Она снабжена трубопроводом 29, сообщенным с газовым объемом вспомогательной емкости 7. Трубопровод 29 имеет запорный орган 30. Теплообменник 5 и нагружающее устройство 6 размещены в напорной магистрали 3 перед трубопроводом 29. Вспомогательная емкость 7 имеет трубопровод 31 с запорным органом 32 для перемещения рабочего тела в хранилище через трубопровод 33, систему 34 газового надува с запорным органом 35 и систему 36 дренажа паров рабочего тела и газа наддува, снабженную запорным 37 и предохранительным 38 органами. The supply tank 1 has a pipeline 9 with a shut-off element 10 for filling it with a working fluid from the store through a pipe 11 with a shut-off element 12 and supplying it to the suction line 2 when the stand is operating, a gas pressurization system 13 with a shut-off element 14 and a working fluid vapor drainage system 15 and boost gas, equipped with a shut-off 16 and safety 17 bodies. The suction line 2 has a shut-off body 18, a flow meter 19 for determining the flow characteristics of the test pump 4, a continuity flow sensor 20, a working fluid cleaning filter 21, and instrumentation 22 for monitoring and measuring the working fluid parameters. The pressure line 3 has a locking element 23 and 24, a sensor 25 for the continuity of the flow of the working fluid. a flow meter 26 for determining the flow characteristics of the test pump 4 and instrumentation 27, 28 for monitoring and measuring the parameters of the working fluid. It is equipped with a pipe 29 in communication with the gas volume of the auxiliary tank 7. The pipe 29 has a shut-off element 30. The heat exchanger 5 and the loading device 6 are placed in the pressure line 3 in front of the pipe 29. The auxiliary tank 7 has a pipe 31 with a shut-off element 32 for moving the working fluid in storage through a pipeline 33, a gas pressurization system 34 with a shutoff member 35 and a system 36 for drainage of the vapor of the working fluid and pressurization gas, equipped with a shutoff 37 and a safety 38 bodies.

Стенд работает следующим образом. В исходном положении стенда все запорные и предохранительные органы закрыты, а нагружающее устройство открыто. По команде с пульта управления открываются запорные органы 10, 12 и 16, в результате чего жидкое криогенное рабочее тело, например сжиженный природный газ, из хранилища через трубопроводы 11 и 9 начинает поступать в расходную емкость 1. Часть рабочего тела в ней испаряется, отдавая холод ей. Пары рабочего тела из ее газового объема через открытый клапан запорного органа 16 и трубопровод 39 поступают в газовую горелку 8 и сгорают. После окончания заправки расходной емкости 1 рабочим телом закрываются запорные органы 10, 12 и 16. Затем по команде с пульта управления открываются запорные органы 10, 14, 18, 23, 30 и 37, в результате чего рабочее тело из расходной емкости 1 под давлением газа наддува, поступающего через трубопровод 13 и открытый клапан запорного органа 14, начинает поступать во всасывающую магистраль 2, а оттуда через испытуемый насос 4 - в напорную магистраль 3. Часть рабочего тела в них испаряется, отнимая тепло от них. Смесь жидкой и газообразной фаз рабочего тела через открытый клапан запорного органа 30 по трубопроводу 29 поступает во вспомогательную емкость 7. В ней жидкая фаза рабочего тела отделяется от его газообразной фазы и остается в ее жидкостном объеме, а газообразная фаза через открытый клапан запорного органа 37 поступает в газовую горелку 8 и сгорает. После окончания захолаживания конструкции всасывающей 2 и напорной 3 магистралей и испытуемого насоса 4, то есть при понижении температуры внутренних полостей их до контрольного значения, открывается запорный орган 24, запускается испытуемый насос 4, включается в работу теплообменник 5 и нагружающее устройство 6. В результате чего рабочее тело начинает охлаждаться в теплообменнике 5 жидким криогенным хладагентом, например жидким азотом, и поступать во всасывающую магистраль 2. Изменение режимов работы испытуемого насоса 4 ведется нагружающим устройством 6. После окончания испытания испытуемого насоса 4 закрываются запорные органы 10, 14, 18, 23, 24, 30 и 37. Затем открываются запорные органы 32 и 35, в результате чего рабочее тело из вспомогательной емкости 7 под давлением газа наддува, поступающего через открытый клапан запорного органа 35, сливается через открытый клапан запорного органа 32 в хранилище. После опорожнения вспомогательной емкости 7 закрываются запорные органы 32 и 35. Затем открываются запорные органы 16 и 37, в результате чего газ наддува из расходной 1 и вспомогательной 7 емкостей сбрасывается в атмосферу через открытые клапаны запорных органов 16 и 37 и газовую горелку 8. После этого закрываются запорные органы 16 и 37. The stand works as follows. In the initial position of the stand, all locking and safety organs are closed, and the loading device is open. At the command of the control panel, the locking elements 10, 12 and 16 are opened, as a result of which a liquid cryogenic working fluid, for example, liquefied natural gas, from the storage through pipelines 11 and 9 starts to flow into the supply tank 1. Part of the working fluid evaporates in it, giving off cold her. Vapors of the working fluid from its gas volume through the open valve of the shut-off member 16 and the pipeline 39 enter the gas burner 8 and burn. After filling the supply tank 1 with the working fluid, the locking elements 10, 12 and 16 are closed. Then, upon a command from the control panel, the locking bodies 10, 14, 18, 23, 30 and 37 are opened, as a result of which the working fluid from the supply tank 1 under gas pressure the charge entering through the pipe 13 and the open valve of the shut-off element 14 begins to flow into the suction line 2, and from there through the test pump 4 to the pressure line 3. Part of the working fluid evaporates in them, taking heat from them. The mixture of liquid and gaseous phases of the working fluid through the open valve of the shut-off element 30 through the pipe 29 enters the auxiliary tank 7. In it, the liquid phase of the working fluid is separated from its gaseous phase and remains in its liquid volume, and the gaseous phase through the open valve of the shut-off element 37 enters into a gas burner 8 and burns out. After the cooling of the design of the suction 2 and pressure 3 lines and the test pump 4, that is, when lowering the temperature of their internal cavities to a control value, the shut-off element 24 opens, the test pump 4 starts, the heat exchanger 5 and the loading device 6 are turned on. As a result, the working fluid begins to cool in the heat exchanger 5 with a liquid cryogenic refrigerant, for example liquid nitrogen, and enter the suction line 2. Changing the operating modes of the test pump 4 is carried out by loading by the device 6. After the test of the test pump 4 is completed, the shut-off bodies 10, 14, 18, 23, 24, 30 and 37 are closed. Then the shut-off bodies 32 and 35 are opened, as a result of which the working fluid from the auxiliary tank 7 is pressurized with boost gas supplied through the open valve of the locking member 35, merges through the open valve of the locking member 32 in the store. After emptying the auxiliary tank 7, the shut-off bodies 32 and 35 are closed. Then the shut-off bodies 16 and 37 are opened, as a result of which the boost gas from the supply 1 and auxiliary 7 containers is vented to the atmosphere through the open valves of the shut-off bodies 16 and 37 and the gas burner 8. After that locking elements 16 and 37 are closed.

Использование предлагаемого стенда для испытания криогенных насосов на сжиженном криогенном топливе позволяет снизить себестоимость испытаний, что, например, при использовании его для доводки новых образцов узлов и агрегатов авиационных двигателей обеспечивает снижение топливно-энергетических затрат, и исключить загрязнение атмосферы криогенным топливом. Using the proposed test bench for cryogenic pumps using liquefied cryogenic fuel reduces the cost of testing, which, for example, when used to refine new samples of components and assemblies of aircraft engines, reduces fuel and energy costs and eliminates atmospheric pollution by cryogenic fuel.

Claims

1. A test bench for cryogenic pumps, comprising a supply tank, a suction and pressure line connected to it, connected to the pump under test, and a heat exchanger, characterized in that it further comprises a loading device, an auxiliary tank and a gas burner, while the drainage system of the consumable and auxiliary the tanks are connected to the gas burner, the pressure line is equipped with a pipeline in communication with the gas volume of the auxiliary tank, the heat exchanger and the loading device are placed in the pressure head th line.

2. The stand under item 1, characterized in that the heat exchanger is placed in front of the pipeline.