【QC汽车标准】 汽车柴油机涡轮增压器试验方法

QC/T591—1999
本标准参照采用SAEJ1826APR89涡轮增压器气体试验台试验规则标准制定本标准由国家机械工业局提出。本标准由金国汽车标准化技术委员会归口。本标准起草单位：辽宁凤城汽车增压器厂、沈阳黎明燃气轮机成套工程公司。本标准主要起草人；周仲、李子信、袁玉和，李曼丽。本标准首次发布。
1范围
中华人民共和国汽车行业标准
汽车柴油机涡轮增压器试验方法本标准规定了汽车柴油机祸轮增压器(以下简称增压器)性能试验方法。QC/F 5 9 1 -19 9 9
本标准适用于汽车柴油机用增压器，工程机械、发电机组，船用柴轴机用增压器也可参照执行。2定义
本标准采用下列定义：
2.1热吹试验
将外源压缩空气如热后输入涡轮，利用高温气体的热膨账作功驱动增压器运转，2.2自循环试验
将增压器本身的压缩空气加热后输人涡轮，利用离温气体的热膨胀作功驱动增压器运转。3试验方法
3. 1 试验类别和项目
3.1.1增压器的试验类别
a）型式试验：
b）出厂试骏。
3.1.2增压器的试验项目
a）型式试验项目：
1）压气机性能；
2）祸轮性能；
3）200h热循环；
4）止推轴承评定；
5）密封性评定，
6）最高转速、最高温度；
7）壳体包容性评定。
b）出厂试验：按出厂试验规范或与用户签订的合同进行规定项目的试验，通常为采用热吹或白循环的试验方式，在定转速和祸轮进口阖度下,捡测增压器运转状态、密封状态及某一工况点的性能指标。
3.2试验要求
3.2.1试验台管道
试台管道为型戳面，与轮、压气机壳连接段的载面积等于涡轮进出口、压气机进出口截前积，中间如接变径管时，其顶锥角不大于12°，管道转向及形状变化应光顺过渡，内璧表面糙度为Ra12. 5~Ra 6. 3.
测量段应采用等径直管，长度不小于5倍管径，裁面积不小于增压器相应进出口截面积，并用绝热国家机械工业局1999-08-09批准TKANTKACa
2000-01-01实施
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材料包裹，内壁表面相糙度最大允许值Ra 3.2。3.2.2转速测量
转速测量误差不大于0.5%，宜采用电磁式传感器，压气机叶轮锁紧螺母充磁的方法测量转速，并用示波器监视放大器输出信号，保持矩形波形。3.2.3流量测量
流意测量误差应不大于1%，压气机流量宜采用双纽线流量计测量，流量计直径与压气机进口直径适配，流量计与压气机进口之间用长度为5～8倍压气机进口直径的等筱真管莲接。涡轮流量宜采用扎板流量计测量，孔板流量计安装在加热器前。3.2. 4压力测量
压力测量误差应不大于0.5%。
大气压力测量误差不大于 0.1 kPa。3.2.4.1双纽线流量计压差测量
测压孔位置距流量计进口端面的范离为1.2~1.3倍流量计直径，测压孔直径0.8~1mm，孔数4～6个孔的轴线垂直于璧面，沿圆周均布，孔壁应光滑，扎口无毛刺，测压孔用2借孔径的坏形管连通。流量计压差采用内径不小于 8 mm 的U形管压力计或其它压力传感器测量。3.2. 4.2压气机进出口、涡轮进出口压力测量应在规定的测量段上测量，潮乐位青距进出口端面的距离不小子2进出口直径，其余要求同3.2.4.1条。
3.2.5温度测量
温度测量误差应不大于 0.5%。
3.2.5.1大气温度显
测量位置距双纽线流量计口端面的距离不小于1m的辅线处，或在相应的集气室内测量。3.2.5.2压气机进出口、涡轮进出口溢度测量温度计垂直于壁面插入室测量管的轴线，沿气流方向在测压孔后0.5倍管径处。3.3压气机性能试验
试验采用热吹方式，涡轮工为燃气，渴轮进口温度500士29亡。3.3. 1性能参数的测定
以最高持续工作转速的50%、60%，70%、80%、90%、100%为试验转速，每个转速下在嘴振流量和阻塞流量之间均勾分布不少于五个测试点，测量每个测试点的以下参数：a）增压器转速；
b)大气压力：
c）大气温度；
d）双纽线流量计退差；bzxz.net
e）压气机进出口压力；
f)压氢机进出口温度;
g）涡轮进口度。
3.3.2试验数据的计算
3.3.2.1静压,总压、静温、总温的换算P+-P+&C/2
T*=T+C/2010
p=P/RT
式中，P+—气体绝对总压，Pa：2
气体绝对静压，Pa;
一气体密度，kg/m;
气体流速，m/s！
T*气体总温，K
T—气体静温，K
一气体常数，J/kg·K；
一气体质量流量，kg/s:
测量警道截面积，m。
3.3-2.2折合转速的换算
实测转速按下式换算到折合转速，式中：，
折合转速，I/min；
n.实测转速，r /min;
T压气机进口总温，K。
3.3.2.3折合流量的换算
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压气机实测流量按下式换算到拆合流量：V298/T1
Gm=GT/298 X105/Pt
式中：Ga-
压气机折合流量，kg/s;
G.—压气机实测流量，kg/s；
Pi——压气机进口绝对总压，Pa。3.3.2.4压气机增压比计算
r =P/Pn
式中，元
压气机增压比；
——压气机出口绝对总压，Pa。P
3.3.2.5压气机实测流量计算
G,--1. 4X10-*F, VAPp ..
P-P,/RI。
式中：F。双组线流量计直管段通流截面积，cm\；AP.
-双纽线流量计正差，Pa
一人气密度，kg/m；
P。大气压力，Pa,
-空气气体常数，R=287.1J/kg·K;T。—-大气温度，K。
3.3.2.6压气机绝热效率计算
式中.ne-
压气机绝热效率，
空气绝热指数，K=1.40，
一玉气机出口总温，K。
3.3.3绘制压气机性能曲线
T[(K-K-/(T—T))
以压气机折合流量Gp为横坐标，压气机增压比。，压气机绝热效率为纵坐标，以不同的折合转速n绘制压气机性能出线，如图1所示。3.4涡轮性能试验
TIKAONYKAca
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试验采用热吹方式，满轮工质为空气，涡轮进口温度100～250℃，利用压气机作为测功器。3.4.1性能参数的测定
以一定的转速分档及每个转速下规定的测试点，测量以下参数：8）3.3.1条的各项参数；
b）标准孔板流量计前压力：
c）标准孔板流量计前温度；
d）标准孔板流量计压差，
e）涡轮进出口压力；
f）涡轮进出口福度：
g）润滑油进出口温度；
h）润滑油流量。
3.4.2试验数据的计算
3.4.2.1相似转速的换算
实测转速按下式换算到相似转速：n=n/4
相似转速，I/tnin·K，
式中 n.—
T—涡轮进口总温，K。
3.4.2.2相似流量的换算
涡轮实测流量按下式换算到相似流量，GsGr Ti/Ph
式中：Gg——祸轮相似流量，EgVK/S·Pa;Gr——涡轮实测流最，kg/s;
Pti—涡轮进口绝对总压，Pa。
3.4.2.3漓轮膨胀比计算
式中，—涡轮膨胀比；
Pr—涡轮出口绝对静压，Pa。
3.4.2.4涡轮实测流量计算
GI- K. VAPIPTe
Pra=Pi/RTio
式中：Gr-~涡轮实测流量，kg/s:K
标准孔板流量计系数；
标准孔板流量计压差，Pa;
pro--.-标准孔板流量计前空气密度，kg/mPro-——标孔板流量计前绝对总压，Pa:Tho-
一标催孔板流量计前总溢，K。
3.4.2.5涡轮绝热膨胀功率计算
NT$=GiCTi[1-1/+x-1/K
式中，Nts—涡轮绝热膨胀功率，kw;-空气定压比热，C=1.004kJ/kg·KC
3.4.2-6压气机消耗功率计算
式中：N医气机消耗功率，kW。
3.4.2.7机损失功率计算
式中：Nn机械损失功率，kW；
Gz——润滑油流量，kg/s;
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N-GC(T-T）
Na=GgCP(T—Ts)
Cm——润滑油定压比热，kJ/kg·K；TBa——润滑油出口温度，K;
T…润滑油逊口溢度，K
3.4.2.8涡轮绝热效率计算
式中：种-一竭轮热效率；
Nr——涡轮输出功率，kW。
3.4.2.9机械效率计算
式中：——增压机械效率。
3.4.2.10涡轮有效效率计算
3-N/NT
式中：。涡轮有效效率。
3.4.3绘制涡轮性能曲线
以相似转速s为横坐标，泻轮相似流量Gs，涡轮绝热效率π为纵坐标，以不同的涡轮膨张比绘制涡轮性能曲线，如图2所示。
3.5增压器总效率计算
a)用压气机绝热压缩功率和涡轮绝热膨胀功率计算..- N/N..
Na G,GT.,[元* t-1*
式中：.增压器总效率；
N压气机绝热正缩功率,kw。
b）用压气机绝热效率7、机械效率m、竭轮绝热效率所、涡轮有效效率n计算。Tre-- emr ee
3.6热循环试验
：（23)
1**(25)
使增压器在高工况与低工况下错环运转，试验时间200h。将轮进口溢度，低温小于350℃，高温大于700C，低温、高温对应的转速分别为最高持续T.作转速的65%和100%，转速偏差范围：高速士1000r/min。低速±500r/mim，循环周期5～15min，在一个循环中，低工况与高工况的运转时间各占二分之个周期。试验每隔50h作一次检查记录。对于水冷涡轮壳可调整冷却水流量，保持涡轮壳外壁湿度在200士10C。3.7止推轴承评定试验
选用转子轴向游动分别为产品图样规定的最大值和最小值的增压器各两台，用新的经细滤器过滤的增压润滑油。润滑油逊口玉力350kPa，进口温度100℃。试验采用热吹方式，增压器在最高持续工作转速下运转，使压气机出口压力比涡轮进口压力分别高和低不少于50 kPa的状态下各运转2 h。3.8密封性试验
KAONKAca
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选用开口间隙为上极限煽差，觉度为下极限偏差，透光度为最大（在允许范国内)的封环，环觉度为上极限偏差的涡轮轨和密封环支承装配的增压器，进行如下试验：a）祸轮端一一将涡轮从轴的根部切除，但应该保持环槽完好状态，将安装好密封环没有轮的轴装到增压器上，润滑油进口压力350kPa，瘟度70℃，用压缩空气驱动压气机叶轮运转，以5000r/min的转速差为档，每档运转15min：从50001/inin到最商持续工作转速。b）压气机端--一试验采用热吹方式，滑油进口压力350kPa，温度70℃，在下列工况各运转15min,
1)F1—一增压比为1.1时的喘振工况：2)F2——增压比1.2,流量：增压比为1.2,压气机绝热效率为60%时对应流量的125%3)F3—增压比：2.0,流量：增压比为2.0,压气机绝热效率为65%时对应流最的115%；压气机端密封性试验工说如图3所示。3.9最高转速、最高温度试验
试验采用热吹方式，增压器在最高转速，最高温度下运转1h。3.10涡轮壳包容试验
试验采用热吹方式，增压器在最高转速、涡轮进口温度不低于650C，运转5rin，随后使增压器转速迅速升高，直至祸轮飞裂，记录下飞裂转递。注；涡轮飞裂转速应不低于 √ 2 倍最高持续,作转速,为使病轮能在此转速下官轮毂心飞袭,可在涡轮的呼心钻孔，孔深至渴轮与辅的辫接处，孔径由试验确定，为避免压气机叶轮在病轮飞裂前破碎，可用与压气机叶轮内孔尺寸相同的衬套来代替压气机叶轮，衬套应参加转子总成的动平衡，3.11压气机壳包容试验
试验采用热吹方式，增压器在最高转速、压气机进口温度26～38℃，运转5min.随后使增压器转速迅速升高，置奎压气机叶轮飞裂，记录下飞裂转。注，压气批叶轮飞爆转速脸不低于1.1培最持续工作转速，为使压气机叶轮能在此转速下自轮毂中心飞裂，可在轮背直径处切槽，槽深2～3mm，槽长由试验孤定，切槽后转子总成应重新动平衡。3.12滑气试验
油气分离器和孔板流量计组成的漏气量测量装置接到增压器的回油管上，由孔板流量计测得气量。试验工况以所匹配的发动机测量溺气量要求的工况确定。3.13清洁度测定
用经5μm滤膜过滤的清洗液清洗清洁度检测区域至少两次，收集带有杂物的全部清洗液。再用经预先干燥并称重过的5HU1滤膜过滤带有杂物的清洗液，滤膜上的残余物即为清洁度评定依据。等折合转速，Reng,r/min
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等折合转速.nenpI/mir
等绝热效率
折合流量 Geprkg/s
图1 压气机作能邮线
等跑热效率护
等膨胀比
等影胀比元
相似转速 na,r /min VK
涡轮性能曲线
等折合转速，ap/min
等绝热效率购
0.050.10 0.150.20 0.250.30 0.350.40 0.450.50折合流量Gm，kg/s
图3压气机端密封性试验工况
TKANKAca
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