[發明專利]汽輪機葉片水蝕試驗裝置

有效

• 申請號: 200710018830.7
• 申請日: 2007-10-09
• 公開（公告）號: CN101140210A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 謝永慧;韓永強;汪勇;張荻
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N19/00;G01N17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張震國

技術領域

本發明涉及一種材料水蝕試驗裝置，具體涉及一種汽輪機葉片水蝕試驗裝置。

背景技術

現代大功率汽輪機進口都是高溫高壓的過熱蒸汽，由于蒸汽膨脹做功，到低壓缸(尤其是通流末幾級)已經變成濕蒸汽。此時的濕蒸汽壓力和密度都很小，水的質量百分比約為5-15％。由于大功率汽輪機質量流量大，低壓葉片級組的蒸汽容積流量很大，因此需要更長的葉片以提供更大的通流面積。900MW汽輪機末級葉片直徑已達到4.2m，其葉片頂端速度為660m/s，如此高速的葉片與濕蒸汽中的液滴碰撞將導致葉片的侵蝕。隨著超臨界大功率汽輪機以及大功率核電汽輪機的進一步發展，將開發出更長的末級葉片，導致葉片頂端的圓周速度越來越大，葉片與水滴的碰撞導致的侵蝕問題將日趨嚴重。因此，研究水蝕問題，也即液固撞擊問題，有著十分重要的意義。

葉片金屬材料受到液滴高速撞擊以后將產生以下五種效果：(1)周向表面裂紋；(2)亞表層塑性流動和破裂；(3)表面塑性變形；(4)撞擊區域周邊的剪切變形；(5)由于應力波的反射和相互作用而形成的裂紋。目前國外已經有一些文獻進行過相關研究，但沒有給出明確的定量關系。由于液固高速撞擊問題的復雜性及基礎理論的現狀，要精確預測液固撞擊對于金屬材料的損傷還有不少問題需要解決。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠通過試驗得到液滴高速撞擊下汽輪機葉片材料的變形行為、裂紋擴展情況隨各種因素的變化關系，為深入認識高速液固撞擊的機理、并進一步為汽輪機葉片水蝕防護提供定量數據的汽輪機葉片水蝕試驗裝置。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：包括直流電機控制柜以及與直流電機控制柜相連接的直流電機，直流電機的輸出端通過聯軸器與齒輪增速器相連，齒輪增速器再通過另一聯軸器帶動轉子旋轉，轉子由兩滾動軸承支承，在轉子上套裝有一密閉的缸體，缸體內設置有與轉子固定連接的輪盤，輪盤上裝有試件，在缸體內還設置有與給水泵相連接的噴嘴，該噴嘴與試件的位置相對應，且在缸體內還設置有與噴嘴相連接的振動器，缸體還與抽氣真空泵相連通，在缸體的下端設置有排水泵，且在輪盤的主軸末端處還安裝有與直流電機控制柜相連接的光電編碼器。

本發明的齒輪增速器上安裝有冷卻潤滑油站；缸體與抽氣真空泵之間還設置有電動真空閥；給水泵與噴嘴之間依次設置有減壓閥和真空閥；缸體與排水泵之間依次設置有真空閥和止回閥；試件材料為汽輪機葉片材料，其寬度為4cm、高度10cm的薄板，試件上下對稱安裝于輪盤的外緣；缸體的壓力為0.05bar；聯軸器采用撓性聯軸器。

本發明靠高速旋轉的葉片和水滴之間的碰撞來模擬由于濕蒸汽中水滴高速撞擊汽輪機低壓缸葉片所產生的水蝕，通過控制葉片旋轉的速度和運行的時間來控制葉片和水滴之間的相對碰撞速度和碰撞次數；通過控制產生的水滴直徑來模擬低壓級濕蒸汽中水滴大小對葉片侵蝕的影響；通過改變葉片的材料和表面狀況來觀察其對碰撞結果的影響。從而得到液滴高速撞擊下汽輪機葉片材料的變形行為、裂紋擴展情況隨各種因素的變化關系，為汽輪機葉片水蝕防護提供定量數據。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。

參見圖1，包括直流電機控制柜1以及與直流電機控制柜1相連接的直流電機2，直流電機2作為原動機由直流電機控制柜1控制直流電機2的轉速、起停，直流電機2的輸出端通過撓性聯軸器3與齒輪增速器4相連，齒輪增速器4上安裝有冷卻潤滑油站5，齒輪增速器4再通過另一撓性聯軸器20帶動轉子21旋轉，轉子21由兩滾動軸承6支承，在轉子21上套裝有一密閉的缸體7，缸體7內設置有與轉子21固定連接的輪盤8，在輪盤8上下外緣對稱安裝有試件9，試件9為寬度是4cm、高度是10cm的薄板，在缸體7內還設置有與給水泵14相連接的噴嘴11，給水泵14與噴嘴11之間依次設置有減壓閥13和真空閥12，該噴嘴11與試件9的位置相對應，且在缸體7內還設置有與噴嘴11相連接的振動器10，振動器10帶動噴嘴11往復振動，缸體7還通過電動真空閥18與抽氣真空泵19相連通，在缸體7的下端設置有排水泵17，缸體7與排水泵17之間依次設置有真空閥15和止回閥16，且在輪盤8的主軸末端處還安裝有與直流電機控制柜1相連接的光電編碼器22。