[發(fā)明專利]一種靜葉加熱除濕靜態(tài)測試系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113153457B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝永慧;李冬;王順森;張荻
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F01D21/00
• 分類號: F01D21/00;F01D9/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明公開了一種靜葉加熱除濕靜態(tài)測試系統(tǒng)及方法，研究加熱蒸汽在靜葉內(nèi)部通道流動對外部水膜蒸發(fā)的影響，其試驗系統(tǒng)采用霧化噴頭的方式將飽和水噴淋在靜葉表面形成水膜，使用流量計和進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥監(jiān)測控制加熱蒸汽參數(shù)，通過坐標(biāo)架調(diào)整靜葉片的放置角度。本發(fā)明提出的測試方法使用高速相機(jī)和紅外熱像儀研究靜葉表面的蒸發(fā)過程，可以獲得靜葉內(nèi)部加熱通道的蒸汽壓力、流量，靜葉傾角和內(nèi)部通道結(jié)構(gòu)對靜葉表面水膜蒸發(fā)速度和水膜蒸發(fā)過程的影響規(guī)律，為葉片內(nèi)部加熱通道結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并檢驗數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽輪機(jī)葉片除濕技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種靜葉加熱除濕靜態(tài)測試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

汽輪機(jī)濕蒸汽級中蒸汽凝結(jié)形成的一次水滴在靜葉表面聚集形成水膜，水膜被高速汽流撕裂形成二次水滴連續(xù)撞擊動葉，會導(dǎo)致葉片水蝕，縮短葉片壽命，甚至導(dǎo)致葉片斷裂，嚴(yán)重威脅汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。

汽輪機(jī)靜葉除濕技術(shù)采用中空靜葉，通過抽吸、吹掃或者加熱的方法，將附著在靜葉表面的液膜或尾緣的大液滴去除，以降低葉片水蝕。抽吸和吹掃的方法均需在靜葉表面開設(shè)槽縫，這兩種方法一方面破壞了靜葉表面結(jié)構(gòu)，削弱了葉片強(qiáng)度；另一方面由于蒸汽的抽吸和吹掃對主流產(chǎn)生干擾，減小了氣動效率。與之相比，采用加熱方法時，加熱蒸汽僅在空心靜葉內(nèi)部流動，通過加熱靜葉外表面使水滴或水膜蒸發(fā)，對葉片的強(qiáng)度和主流的氣動性能影響較小，此外，加熱蒸汽可以采用汽輪機(jī)汽封排汽或者熱力系統(tǒng)中的一些漏汽，不引入外部能量，可提高汽輪機(jī)整體的能量利用率，具有較好的節(jié)能效果。

靜葉加熱除濕方法是一種高效的汽輪機(jī)靜葉除濕技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景，但是該方法涉及復(fù)雜的相變換熱過程，包括加熱通道設(shè)計、加熱蒸汽參數(shù)選取等多個復(fù)雜問題，目前相關(guān)的研究工作較少，試驗數(shù)據(jù)缺乏，尚處于研究階段，未見到工業(yè)應(yīng)用實(shí)例。因此，對汽輪機(jī)靜葉加熱除濕中涉及的關(guān)鍵問題進(jìn)行研究，開展加熱除濕試驗獲得基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)，并發(fā)展基于汽輪機(jī)靜葉真實(shí)應(yīng)用環(huán)境的高效加熱除濕技術(shù)，對于減少葉片水蝕，進(jìn)而保障機(jī)組安全運(yùn)行至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種靜葉加熱除濕靜態(tài)測試系統(tǒng)及方法，用以研究靜葉內(nèi)部加熱通道的飽和蒸汽壓力、流速(流量)、葉片傾角以及通道結(jié)構(gòu)對靜葉表面水膜蒸發(fā)速度和水膜蒸發(fā)過程的影響規(guī)律，為葉片加熱通道結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種靜葉加熱除濕靜態(tài)測試系統(tǒng)，包括加熱蒸汽通路、飽和水通路以及數(shù)據(jù)采集線路；

加熱蒸汽通路包括依次連接的進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥、體積流量計和水箱，試驗件用于連接在體積流量計和水箱之間，并設(shè)置在坐標(biāo)架上；

飽和水通路設(shè)置在試驗件的上方，包括依次連接的進(jìn)水調(diào)節(jié)閥和霧化噴頭；

數(shù)據(jù)采集線路包括高速相機(jī)、紅外熱像儀以及計算機(jī)，高速相機(jī)用于連續(xù)拍攝靜葉表面水膜蒸發(fā)過程圖像，紅外熱像儀用于測量靜葉表面的溫度分布，計算機(jī)保存高速相機(jī)和紅外熱像儀的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥用于控制加熱蒸汽通斷以及調(diào)節(jié)加熱蒸汽流量，體積流量計用于測定加熱蒸汽流量，由于蒸汽溫度較高，體積流量計具有耐高溫的特性。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，試驗件為具有內(nèi)部加熱通道的靜葉片，在靜葉片的上表面存在加熱蒸汽入口和加熱蒸汽出口。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，加熱蒸汽從試驗件的蒸汽出口流出后在水箱中凝結(jié)成水，為保證試驗件的旋轉(zhuǎn)性，與蒸汽入口和蒸汽出口相連的管路采用金屬軟管。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，坐標(biāo)架包括底座、刻度盤以及試驗件夾持臂，夾持臂分為上短臂和下長臂，下長臂一端與底座垂直固定，另一端與上短臂螺栓連接，短臂與長臂的夾角可調(diào)，連接處設(shè)置有刻度盤，測量長短臂之間的夾角，短臂的另一端與試驗件垂直固定連接。