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蓝箭航天泵水力试验台调试成功并完成涡轮泵水力试验
 



  发表日期:2019年3月15日   出处:蓝箭航天        【编辑录入:飞沙

蓝箭航天消息:日前,蓝箭航天3000kW大功率高转速泵水力试验台调试成功,并圆满完成“天鹊”(TQ-1280吨级液氧甲烷发动机泵水力试验。液体火箭发动机涡轮泵是比功率最高的旋转机械,其具有转速高、功率大、扬程高的特点。如此高转速、大功率的涡轮泵不但研制的技术含量超高,地面性能试验也不是一般的台子能hold住。


 

泵水力试验

 

完成了这项任务,主管试验台的工程师们可是非常有成就感的,蓝箭发动机测试负责人赵玉龙这么说——

 

水试泵的功率可达两千多千瓦,在发动机中通过高温燃气驱动涡轮泵,在地面试验台一般由高压电机驱动,要能够驱动如此大功率的泵,首先需要试验场地配备10kV3000kW的大电机,其次要拥有相应的变电站。同时还需配备高速齿轮箱将电机转速升至水试转速。

 

在涡轮高速运转的试验状态下,需要试验设备中旋转件保持非常平衡的状态,如果安装或制造出现偏差,将会带来灾难性的故障。在高速旋转的泵中严禁任何多余物进入到泵中,在这个样严苛的要求下,试验台的工程师们需要经过三个步骤的工作:

 

1. 做动平衡,参与旋转的各个转子均要进行严格的动平衡,去除不平衡量。

2. 集成调试时需要把12吨重的电机、4吨重的齿轮箱、高速测扭仪、高速联轴器以及高速泵连接到一起,且保证以上设备的同轴度、端面的平行度在一定范围内。

3. 为防止多余物进入高速旋转的泵中,高、低压管路以及储罐需严格进行酸洗、打压、清洗,保证试验介质的清洁。

同时,为了精确测量泵的输入功率,保障试验结果准确,我们的研发工程师们采用了在齿轮箱高速输出轴增加高速测扭测量装置的方案。这就使调节同轴度的难度增加了。

 

为了保证试验开机能够一次性成功,蓝箭的试验工程师们克服了重重困难,终于让涡轮泵顺利地安装在了试验台上。下面的视频中,大家可以感受下涡轮泵在试验台上加速的过程,(一定要开着声音看)是不是很带感。

 

至此,涡轮泵组件在自己建设的试验台上已顺利完成轴承试验、动密封试验、泵水力性能试验等,可开展涡轮泵装配。

 

现在,调试完成的泵水力试验台可开展液体火箭发动机涡轮泵的泵性能试验、气蚀试验、噪声与振动试验等。试验台具有功率大、测量调节精度高、驱动转速高等特点。最大驱动功率3000kW,同时采用高速端测量扭矩及转速的方案,测量扭矩范围可达3000Nm,测量转速可达16000r/min,测量精度达到5‰。

 

 


 

液体火箭发动机的研制包括设计、制造、冷态试验和热试车等环节,需要建设完备的研制体系,泵的水力试验是其必不可少的关键环节,只有通过水力试验才能获得泵的特性,实现发动机推力的精确控制。这个试验台的建成,使蓝箭航天成为国内第一家具备百吨级火箭发动机涡轮泵水力试验能力的民营企业,为蓝箭航天“天鹊”(TQ-12)发动机涡轮泵持续优化改进提供可靠保障。

 

科普小贴士

 

涡轮泵是液体火箭发动机的心脏,它主要由四部分组成:泵(氧化剂泵和燃料泵)、涡轮、密封和轴系。泵是涡轮泵的主要功能性部件,它的原理和常见的水泵一样,从低压贮箱吸取推进剂,通过机械做功进行升压达到要求扬程,并输送到推力室进行燃烧。泵是影响发动机安全可靠工作的重要环节,其特性对发动机以及火箭的性能精度至关重要,必须通过试验来获得流量-扬程特性、效率、气蚀等关键参数。泵性能试验一般采用水作为试验介质,其具有成本低、无污染、可批量试验的优势;动力来源于电机,可实现稳定可靠工作。


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