[發明專利]一種面向旋轉機械的變溫度場加載與檢測系統

有效

• 申請號: 202110604924.2
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113358386B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 寇海江;史宇翔;杜嬌嬌;竺志大;張帆;曾勵;張濤;楊堅
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

本發明公開了一種面向旋轉機械的變溫度場加載與檢測系統，包括旋轉支撐機構，用于支撐被測旋轉機械件，并帶動被測旋轉機械的旋轉件；加熱系統，用于對被測旋轉機械件進行加熱；空氣循環系統，與加熱系統內腔形成空氣內循環風道；溫度檢測系統，用于檢測旋轉支撐機構上多個位置的溫度，加熱系統腔體內環境溫度以及腔內各個位置的溫度梯度，被測旋轉機械件表面的溫度；轉速檢測單元，用于檢測旋轉支撐機構的轉速；計算機，用于控制旋轉支撐機構、加熱系統、空氣循環系統，并根據檢測得到的轉速和旋轉支撐機構上多個位置的溫度分布，計算得到轉軸圓周方向上每個點的實時的溫度變化。本裝置可有效地模擬熱力循環過程中轉子受到的熱交變載荷。

技術領域

本發明屬于旋轉機械動力學性能測試領域，特別是一種面向旋轉機械的變溫度場加載與檢測系統。

背景技術

在熱力機械運行過程中，對其核心轉子系統由于溫度場改變引起的熱振動問題的預測和控制，可以有效提高轉子運行穩定性與安全性。隨著轉子動力需求的變化，該類機械經常處于啟動、加減速及停車等變工況過程中，流道內各位置的氣流溫度隨著工況變化而變化，由于其轉子所處溫度環境是由氣流在熱力循環過程中形成的，導致轉子受到的熱交變梯度載荷復雜多變，進而引發熱致振動問題。專利201410021484.8公開了一種零部件熱沖擊和熱疲勞模擬試驗臺，包括機械平臺、加熱系統、冷卻系統、溫度檢測裝置、安全報警裝置，然而無法檢測旋轉軸類零件；發明專利201610207345.3設計了一種盤式拉桿組合轉子熱彎曲變形及振動測試試驗臺，通過電渦流傳感器和紅外溫度傳感器可以測試轉子的熱彎曲變形和熱彎曲振動響應，模擬轉子溫度不均勻情況下的動力學特性，但是不能檢測轉子表面的溫度；專利201811364425.5公開了一種盤軸聯結轉子系統熱分析試驗臺，通過點火器的氣閥的控制，對轉子系統進行不同范圍內的加熱，還可以對不均勻分布環境下的熱變形，變速條件下的熱變形進行測量。但是此專利采用噴火加熱，不利于精確控制溫度，溫度梯度等，并且容易發生事故。專利201711439288.2公開了了一種熱彎曲轉子瞬態振動控制試驗臺，能實現不同熱彎曲量的轉子軸在不同的角加速度下的瞬態振動模擬和控制機理研究，但是此專利采用自然降溫，轉軸徑向溫差不明顯，自然降溫的降溫效率低，不能模擬各類工況需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種面向旋轉機械的變溫度場加載與檢測系統，以有效地模擬熱力循環過程中轉子受到的熱交變載荷。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種面向旋轉機械的變溫度場加載與檢測系統，包括：

旋轉支撐機構，用于支撐被測旋轉機械件，并帶動被測旋轉機械的旋轉件；

加熱系統，套接在被測旋轉機械件外側，用于對被測旋轉機械件進行加熱，形成溫度梯度；

空氣循環系統，套接在加熱系統外側，與加熱系統內腔形成空氣內循環風道，以加快內循環風道內的升溫與降溫，增大溫度梯度；

溫度檢測系統，用于檢測旋轉支撐機構上多個位置的溫度，加熱系統腔體內環境溫度以及腔內各個位置的溫度梯度，以及被測旋轉機械件表面的溫度；

轉速檢測單元，用于檢測旋轉支撐機構的轉速；

計算機，用于控制旋轉支撐機構、加熱系統、空氣循環系統，并根據檢測得到的轉速和旋轉支撐機構上多個位置的溫度分布，計算得到轉軸圓周方向上每個點的實時的溫度變化。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：

(1)轉子高溫熱交變動態測控平臺使用空氣倍增機，通過空氣倍增機加快葉片轉子加熱腔內的空氣流速，快速實現腔體內的升溫與降溫，加強葉盤轉子徑向溫差的效果。

(2)轉子高溫熱交變動態測控平臺創新設計了空氣循環系統，使用空氣倍增機和循環風道配合，將腔體內的空氣循環，減少加熱管的熱量損失，提高葉盤轉子的升溫速度。