1.本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机密封结构测试装置。
背景技术：2.燃气轮机与汽轮机是常见的两种大型旋转机械，无论使用的是燃气本身还是蒸汽作为发动机的工质，在发动机工作的时候，不同级叶片间、转子轴与壳体之间以及叶片顶部与壳体之间，均存在着较大的泄露现象，造成了工作效率的降低。
3.传统工业的智慧是在容易造成较大泄露的位置，通过在转子轴外侧或者壳体内侧安装一定的接触或非接触式的密封结构来降低工质的泄露。但密封结构的添加，却对转子系统造成了额外的气流激振力的影响，故此，对密封结构的试验研究测试就不仅需要考虑密封结构的泄露性能，同时也应该将密封结构的动力学特性加入到综合评价的指标当中。
4.传统的密封测试实验台，一般只可以获取到密封结构在直通式进气或垂直进气时候的动力学与泄露性能，而较难获取到更为复杂的考虑不同预旋情况下的密封结构的特性参数。同时，传统的测试装置一般都是通过中间进气两端出气的方式进行工质的加载，即使在进气腔内设置有预旋发生装置，也无法保证转子在出气口两端受到的是完全对称加载的工况影响，导致无法更为全面的测试密封结构的特性。
技术实现要素：5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃气轮机密封结构测试装置。该测试装置设有预旋发生器，可作为单个模块在各类型转子实验台中进行加装的密封结构测试装置。在满足传统直通式进气要求的同时，设计为可使工质单向运动的腔室结构，引入了可添加与替换的预旋发生器，支持测试包含无预旋、正预旋以及反预旋进气条件下的，密封结构测试系统的复杂工况要求，为燃气轮机密封结构测试装置设计提供了新思路。
6.本发明采用的技术方案为：一种燃气轮机密封结构测试装置，所述测试装置包括进气端盖板、柔性接触式密封、金属密封定位圈、预旋发生器、进气端壳体、第一测试用密封件、第二测试用密封件、出气端壳体、转子轴、吊环螺栓、进气端长螺栓、壳体长螺栓、螺母和定位销钉；所述进气端盖板、柔性接触式密封、金属密封定位圈、预旋发生器、进气端壳体、第一测试用密封件和第二测试用密封件、出气端壳体依次安装在转子轴上；所述进气端长螺栓穿过进气端盖板和金属密封定位圈后安装在进气端壳体上；所述进气端壳体和出气端壳体通过壳体长螺栓和螺母紧固；吊环螺栓分别安装在进气端壳体和出气端壳体的圆周上；所述第一测试用密封件和第二测试用密封件通过定位销钉拼装在一起。
7.进一步的，所述预旋发生器内部设计有周期性倾斜开槽，可使得圆环外侧气流通过周期性倾斜开槽获得周向流速，进而起到激发预旋的作用。
8.进一步的，第一测试用密封件和第二测试用密封件通过一系列定位销钉拼装后，环套于转子轴上进气端壳体与出气端壳体之间，且第一测试用密封件和第二测试用密封件与转子轴之间预留有一定的间隙，该间隙为测试系统可调参数之一，可通过不同直径的转
子轴与不同尺高的第一测试用密封件和第二测试用密封件相互搭配进行调节。
9.进一步的，所述进气端壳体上吊环螺栓的数量为4个，且圆周均布；所述出气端壳体上吊环螺栓的数量为4个，且圆周均布。
10.进一步的，所述进气端壳体上的4个吊环螺栓与出气端壳体上的4个吊环螺栓对称分布。
11.进一步的，所述进气端长螺栓的数量为8个。
12.进一步的，所述壳体长螺栓的数量为8个。
13.本发明的有益效果：提供了一种燃气轮机密封结构测试装置。该测试装置设有预旋发生器，可作为单个模块在各类型转子实验台中进行加装的密封结构测试装置。在满足传统直通式进气要求的同时，设计为可使工质单向运动的腔室结构，引入了可添加与替换的预旋发生器，支持测试包含无预旋、正预旋以及反预旋进气条件下的，密封结构测试系统的复杂工况要求，为燃气轮机密封结构测试装置设计提供了新思路。
附图说明
14.图1是实施例一的立体拆解图；
15.图2是实施例一的立体装配图；
16.图3是图2的侧视图；
17.图4是图3中a-a的截面图；
18.图5是图3中b-b的截面图；
19.图6是图3中c-c的截面图；
20.图7是图3中d-d的截面图。
具体实施方式
21.实施例一
22.参照各图，一种燃气轮机密封结构测试装置，测试装置包括进气端盖板1、柔性接触式密封2、金属密封定位圈3、预旋发生器4、进气端壳体5、第一测试用密封件6、第二测试用密封件7、出气端壳体8、转子轴9、吊环螺栓10、进气端长螺栓11、壳体长螺栓12、螺母13和定位销钉14；所述进气端盖板1、柔性接触式密封2、金属密封定位圈3、预旋发生器4、进气端壳体5、第一测试用密封件6和第二测试用密封件7、出气端壳体8依次安装在转子轴9上；所述进气端长螺栓11穿过进气端盖板1和金属密封定位圈3后安装在进气端壳体5上；所述进气端壳体5和出气端壳体8通过壳体长螺栓12和螺母13紧固；吊环螺栓10分别安装在进气端壳体5和出气端壳体8的圆周上；所述第一测试用密封件6和第二测试用密封件7通过定位销钉14拼装在一起；所述预旋发生器4内开有斜槽；组装后的第一测试用密封件6和第二测试用密封件7与转子轴9之间留有间隙；所述进气端壳体5上吊环螺栓10的数量为4个，且圆周均布；所述出气端壳体8上吊环螺栓10的数量为4个，且圆周均布；所述进气端壳体5上的4个吊环螺栓10与出气端壳体8上的4个吊环螺栓10对称分布；所述进气端长螺栓11的数量为8个；所述壳体长螺栓12的数量为8个。
23.安装时，依次按照进气端盖板、柔性接触式密封、金属密封圈、预旋发生器、进气端壳体的顺序，环套于转子轴上，再将第一测试用密封件和第二测试用密封件通过一系列定
位销钉进行拼装，并在拼装完成后从对侧环套于转子轴上，并推至进气端壳体内预留的凹槽处紧密贴合。然后，将出气端壳体从对侧环套于转子轴上，并推至与进气端壳体紧密贴合的位置，再使用壳体固定用长螺栓与壳体固定用螺母，通过进气端壳体与出气端壳体边缘位置预留的安装孔进行固定安装。最后，将水平与垂直方向对称布置的4组吊环螺栓分别安装于进气端壳体与出气端壳体表面预设的螺纹孔内，即可完成对燃气轮机密封结构测试装置的组装。
24.在进行测试时，需将装置通过弹性支撑吊装到任一大于装置外径的框架内。并在如图2所示的进气端壳体周向预设的数个进气口，安装进气流量计与外接气泵相连接，气流如图4所示，经过预旋发生器获得周向速度成为预旋气流，随后依次单向通过进气端壳体、第一测试用密封件和第二测试用密封件、出气端壳体与转子轴之间的周向间隙，进而排放到相对恒定的大气压中。通过读取外接的传感器的数值与相应的计算，即可获得密封结构的动力学特性。
25.燃气轮机密封结构测试装置具有单侧进气和对侧出气的特征，气流流经路线相对固定，可能带来额外影响的系统干扰就较少。同时，可以通过不安装、替换具有不同角度倾斜开槽的预旋发生器，即可控制密封结构测试条件是无预旋、正预旋还是反预旋，能够为密封结构的试验测试带来更为丰富的工况选择，进而提升对于密封结构泄露与动力学性能的研究。
26.工作介质通过进气端壳体周向布置的数个进气口进入到预选发生器表面，通过预旋激发后的气流又分别通过进气端壳体、第一测试用密封件和第二测试用密封件、出气端壳体进而排放到大气。而进气端壳体上游区域使用金属密封定位圈对预旋发生器进行紧固，并对进气端壳体与进气端盖板之间的接触位置进行密封，同时使用柔性接触式密封将进气腔与转子轴进行进一步的密封以确保气流在测试区域单向流通。柔性接触式密封、金属密封定位圈、预选发生器与进气端盖板均通过进气端固定用长螺栓与进气端壳体进行紧固安装。
27.燃气轮机密封结构测试装置可通过安装不同型号的预旋发生器来获得不同的预旋工况，也可通过不安装预旋发生器来获得基本的直通测试气流；同时，可通过安装于进气端壳体与出气端壳体外侧周向的4组吊环螺栓布置弹性力信号探头以及位移传感器，吊装悬挂于任意符合装置外尺寸的周向吊架中。对不同进气压强、转子转速、以及涡动半径(通过调节对称吊环吊绳的松紧程度进行控制)等复杂多变工况下的密封件进行测试，更甚者可以直接使用固定安装的方式加装于转子试验台直接获得转子的动力学特性，能够满足丰富的测试需求。
28.在本方案公开中参照附图来描述本技术方案的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。技术方案的实施例不必定意在包括本技术方案的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细的描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实现，这是因为本技术方案所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外本技术方案公开的一些方面可以单独使用，或者与本技术方案公开的其它方面的任何适当组合来使用。
29.虽然本技术方案已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本技术方案。本技术方案所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本技术方案的精神和范围内，当可作各
种的更动与润饰。因此本技术方案的保护范围当视权利要求书所界定为准。
技术特征：1.一种燃气轮机密封结构测试装置，其特征在于：所述测试装置包括进气端盖板（1）、柔性接触式密封（2）、金属密封定位圈（3）、预旋发生器（4）、 进气端壳体（5）、第一测试用密封件（6）、第二测试用密封件（7）、 出气端壳体（8）、转子轴（9）、吊环螺栓（10）、 进气端长螺栓（11）、壳体长螺栓（12）、螺母（13）和定位销钉（14）；所述进气端盖板（1）、柔性接触式密封（2）、金属密封定位圈（3）、预旋发生器（4）、 进气端壳体（5）、第一测试用密封件（6）和第二测试用密封件（7）、出气端壳体（8）依次安装在转子轴（9）上；所述进气端长螺栓（11）穿过进气端盖板（1）和金属密封定位圈（3）后安装在进气端壳体（5）上；所述进气端壳体（5）和出气端壳体（8）通过壳体长螺栓（12）和螺母（13）紧固；吊环螺栓（10）分别安装在进气端壳体（5）和出气端壳体（8）的圆周上；所述第一测试用密封件（6）和第二测试用密封件（7）通过定位销钉（14）拼装在一起。2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机密封结构测试装置，其特征在于：所述预旋发生器（4）内开有斜槽。3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机密封结构测试装置，其特征在于：组装后的第一测试用密封件（6）和第二测试用密封件（7）与转子轴（9）之间留有间隙。4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机密封结构测试装置，其特征在于：所述进气端壳体（5）上吊环螺栓（10）的数量为4个，且圆周均布；所述出气端壳体（8）上吊环螺栓（10）的数量为4个，且圆周均布。5.根据权利要求4所述的一种燃气轮机密封结构测试装置，其特征在于：所述进气端壳体（5）上的4个吊环螺栓（10）与出气端壳体（8）上的4个吊环螺栓（10）对称分布。6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机密封结构测试装置，其特征在于：所述进气端长螺栓（11）的数量为8个。7.根据权利要求1所述的一种燃气轮机密封结构测试装置，其特征在于：所述壳体长螺栓（12）的数量为8个。
技术总结本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机密封结构测试装置，包括进气端盖板、柔性接触式密封、金属密封定位圈、预旋发生器、进气端壳体、第一测试用密封件、第二测试用密封件、出气端壳体、转子轴、吊环螺栓、进气端长螺栓、壳体长螺栓和定位销钉；进气端盖板、柔性接触式密封、金属密封定位圈、预旋发生器、进气端壳体、第一测试用密封件和第二测试用密封件、出气端壳体依次安装在转子轴上；进气端长螺栓安装在进气端壳体上；进气端壳体和出气端壳体通过壳体长螺栓紧固；吊环螺栓安装在进气端壳体和出气端壳体的圆周上。该测试装置设有预旋发生器，可作为单个模块在各类型转子实验台中进行加装的密封结构测试装置。台中进行加装的密封结构测试装置。台中进行加装的密封结构测试装置。
技术研发人员：张翔 焦映厚 曲秀全 赵润超 魏斌
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.01.17
技术公布日：2022/7/5
