[發明專利]一種水蝕試驗裝置

無效

• 申請號: 201010117906.3
• 申請日: 2010-03-05
• 公開（公告）號: CN101806691A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 謝國勝;楊兵;丁輝;楊湘偉;萬克洋
• 申請（專利權）人: 湖南省湘電鍋爐壓力容器檢驗中心有限公司
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/36
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉熙

技術領域

本發明涉及一種水蝕試驗裝置，屬于流體機械技術領域。

背景技術

汽輪機葉片失效是導致電廠停機的主要原因之一。汽輪機末級葉片水蝕指工作在濕蒸汽區的動葉片與氣流中夾帶的二次水滴高速撞擊，導致末級葉片表面材料損傷并剝離的現象。汽輪機末級葉片出汽邊水蝕所形成的鋸齒狀毛刺會造成應力集中和減小葉型根部截面的面積，影響葉片的振動特性，極大削弱了葉片的強度，使葉柵的氣動性能惡化，級效率下降；葉片嚴重的水蝕增加了斷裂的危險性，有時會引起葉片的斷裂破壞而導致機組發生強烈振動等惡性事故，對汽輪機的安全運行造成威脅。因此，減少和防止末級葉片失效對于汽輪機的安全運行有著重要意義。

為了了解水蝕破壞機理，建立準確的水蝕計算準則和研究有優良抗水蝕性能的材料或工藝應進行試驗研究，但直接在實物上進行試驗是不可取的。國內外許多汽輪機廠和實驗室都建有水蝕試驗裝置，大多為轉盤式和搖臂式。利用拖動電機來提高水滴或水柱與試驗材料的撞擊速度，模擬葉片水蝕過程。但速度較低、耗能高、不平衡引起振動等，難以精確模擬水蝕破壞過程和對水蝕破壞狀況進行評估。Min?Ku?Lee等人發明了一種能精確控制的脈沖水滴水蝕試驗裝置，但其設備結構復雜、費用昂貴。中國專利ZL200710018830.7也公開了一種汽輪機葉片水蝕試驗裝置。該裝置采用電機帶動增速器帶動葉片高速旋轉，水滴由噴嘴和振動器產生，通過調節葉片轉速來提高葉片和水滴的撞擊速度來模擬葉片和水滴的高速撞擊過程。由于該裝置通過葉片轉速來調節撞擊速度，同時撞擊過程中水滴在空間是無序分布的，不能實現壓力和破壞區域的精確控制，導致試驗時間較長。為此，有必要尋求結構簡單、價格低廉、易于控制的設備來進行水蝕試驗。

發明內容

本發明的目的在于針對上述問題，提供一種結構簡單、價格低廉、易于控制、試驗時間短的水蝕試驗裝置。

實現本發明的目的技術方案是：水蝕試驗裝置由高壓脈沖水射流裝置及工件裝夾臺組成；高壓脈沖水射流裝置包括水箱、泵水裝置，泵水裝置與水箱連接，泵水裝置的出水管接有回水管和射流管，射流管上裝有壓力表和噴嘴，回水管與水箱相連，回水管上設有泄壓閥；噴嘴設在工件裝夾臺的上方；還包括控制板，控制板通過導線與高壓脈沖水射流裝置的泵水裝置、壓力表、泄壓閥及工件裝夾臺的電機、升降裝置連接。

所述工件裝夾臺包括設有夾具的轉盤，轉盤的周邊設有帶排水孔的擋邊，轉盤裝在電機上，電機裝在升降裝置上。

所述泵水裝置采用三柱塞泵。

本發明采用高壓脈沖水射流裝置來模擬葉片的水蝕過程。在高壓脈沖水滴的沖擊下，材料的破壞特征與水蝕破壞具有相似之處，并且高壓脈沖水射流設備壓力可調，可以加快材料破壞的進程，縮短水蝕試驗時間。

在實際運行的300MW，600MW汽輪機末級葉片中，其運行溫度在100℃以下，動葉片與氣流中夾帶的水滴的相對撞擊速度在300-400m/s。根據國內外所做的汽輪機葉片水蝕試驗知道，其水滴速度一般都在500m/s以下。根據射流流速簡化的表達式其中υ_t為射流流速(m/s)，p為射流壓力(MPa)。計算表明，在額定壓力為150Mpa時，水射流速度可達500m/s左右，完全可以滿足水蝕試驗的要求。本裝置與現有技術相比，具有設備結構簡單，同時又能精確模擬水蝕試驗過程，大幅度降低了試驗成本，易于控制、試驗時間短的優點。

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2a、圖2b是本發明用不同時間采用不同脈沖射流壓力對材料水蝕失重的影響曲線圖。

圖3是采用本發明所進行的材料水蝕速率與水蝕時間的關系曲線圖。

圖4是不銹鋼2Cr13、高鉻鑄鐵以及司太立合金的平均水蝕深度與水蝕時間的關系曲線圖。

圖5是高鉻鑄鐵以及司太立合金的平均水蝕深度與水蝕時間的關系曲線圖。

具體實施方式