高速電動(dòng)渦輪-壓氣機(jī)的性能測(cè)試結(jié)果分析

高速電動(dòng)渦輪-壓氣機(jī)的性能測(cè)試結(jié)果分析1、壓氣機(jī)/渦輪性能試驗(yàn)

圖5和圖6分別為壓氣機(jī)實(shí)測(cè)效率和壓比曲線。圖7為渦輪實(shí)測(cè)效率曲線。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：

（1）壓氣機(jī)的實(shí)測(cè)效率曲線和壓比曲線變化趨勢(shì)與計(jì)算結(jié)果相同。

（2）壓氣機(jī)/渦輪的單獨(dú)測(cè)試性能與預(yù)期有一定差距。

這是因?yàn)樵撔陆M件以飛機(jī)吊艙環(huán)境控制系統(tǒng)為應(yīng)用目的，因此其徑向尺寸受到嚴(yán)格限制。作為轉(zhuǎn)軸上徑向尺寸最大的部件，壓氣機(jī)葉輪和渦殼的設(shè)計(jì)均較為困難，導(dǎo)致壓氣機(jī)性能偏低。

經(jīng)過(guò)反復(fù)修改，設(shè)計(jì)狀態(tài)下壓氣機(jī)的壓比和流量基本到達(dá)了設(shè)計(jì)要求，但效率仍有5%~10%的差距。渦輪在備選產(chǎn)品上的測(cè)試結(jié)果較好，但在新組件上的單獨(dú)測(cè)試結(jié)果卻不理想，其原因主要在組件的裝配上。2、組件整機(jī)性能試驗(yàn)

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，有如下發(fā)現(xiàn)：

（1）整個(gè)組件的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，而且經(jīng)過(guò)上百小時(shí)的測(cè)試，未發(fā)生重大故障，說(shuō)明組件構(gòu)造、支撐軸承及其潤(rùn)滑、電機(jī)的冷卻等設(shè)計(jì)是成功的。

（2）當(dāng)組件中HSEM不工作時(shí)，渦輪的出口空氣溫度較高，導(dǎo)致組件的制冷性能較低。這是因?yàn)閴簹鈾C(jī)、渦輪均按照轉(zhuǎn)速n0=24000r/min的要求設(shè)計(jì)的，而由于此時(shí)組件的驅(qū)動(dòng)力小，實(shí)際轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于n0，使得壓氣機(jī)和渦輪工作嚴(yán)重偏離了設(shè)計(jì)點(diǎn)。

（3）當(dāng)HSEM開啟工作時(shí)，組件軸的轉(zhuǎn)速顯著提高，壓氣機(jī)和渦輪的工作狀態(tài)接近設(shè)計(jì)點(diǎn)，渦輪的出口空氣溫度明顯降低，組件的制冷性能可明顯提高。例如，按照前述試驗(yàn)控制參數(shù)工作的新組件，其制冷性能可提高1.5倍以上。

（4）盡管HSEM開啟工作時(shí)，組件軸的轉(zhuǎn)速顯著提高，但是由于前述徑向尺寸受限以及裝配工藝有待完善等原因，組件中壓氣機(jī)與渦輪的實(shí)測(cè)性能與設(shè)計(jì)參數(shù)仍有一定差距，其中壓機(jī)效率降低約20%，渦輪效率降低約15%。結(jié)論

（1）高速電動(dòng)渦輪－壓氣機(jī)組件性能試驗(yàn)的結(jié)果，一方面證明將高速電機(jī)引入傳統(tǒng)渦輪－壓氣機(jī)組件而形成的構(gòu)造方案具有較好的運(yùn)行穩(wěn)定性和可行性，另一方面也說(shuō)明高速電機(jī)的驅(qū)動(dòng)作用可提高空氣循環(huán)機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，增大渦輪溫降，從而獲得更多制冷量。

（2）高速電動(dòng)渦輪－壓氣機(jī)組件具有構(gòu)造緊湊、能量輸出能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)需要方便地提供制冷空氣。由該組件構(gòu)成的空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)可提高環(huán)境控制系統(tǒng)的可控性和節(jié)能效果，豐富空氣循環(huán)制冷的應(yīng)用領(lǐng)域，是一種很有前途的制冷通風(fēng)設(shè)備。

（3）盡管試驗(yàn)組件尚無(wú)法到達(dá)設(shè)計(jì)工作狀