[发明专利]汽轮机叶片水蚀试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料水蚀试验装置，具体涉及一种汽轮机叶片水蚀试验装置。

背景技术

现代大功率汽轮机进口都是高温高压的过热蒸汽，由于蒸汽膨胀做功，到低压缸(尤其是通流末几级)已经变成湿蒸汽。此时的湿蒸汽压力和密度都很小，水的质量百分比约为5-15％。由于大功率汽轮机质量流量大，低压叶片级组的蒸汽容积流量很大，因此需要更长的叶片以提供更大的通流面积。900MW汽轮机末级叶片直径已达到4.2m，其叶片顶端速度为660m/s，如此高速的叶片与湿蒸汽中的液滴碰撞将导致叶片的侵蚀。随着超临界大功率汽轮机以及大功率核电汽轮机的进一步发展，将开发出更长的末级叶片，导致叶片顶端的圆周速度越来越大，叶片与水滴的碰撞导致的侵蚀问题将日趋严重。因此，研究水蚀问题，也即液固撞击问题，有着十分重要的意义。

叶片金属材料受到液滴高速撞击以后将产生以下五种效果：(1)周向表面裂纹；(2)亚表层塑性流动和破裂；(3)表面塑性变形；(4)撞击区域周边的剪切变形；(5)由于应力波的反射和相互作用而形成的裂纹。目前国外已经有一些文献进行过相关研究，但没有给出明确的定量关系。由于液固高速撞击问题的复杂性及基础理论的现状，要精确预测液固撞击对于金属材料的损伤还有不少问题需要解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够通过试验得到液滴高速撞击下汽轮机叶片材料的变形行为、裂纹扩展情况随各种因素的变化关系，为深入认识高速液固撞击的机理、并进一步为汽轮机叶片水蚀防护提供定量数据的汽轮机叶片水蚀试验装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括直流电机控制柜以及与直流电机控制柜相连接的直流电机，直流电机的输出端通过联轴器与齿轮增速器相连，齿轮增速器再通过另一联轴器带动转子旋转，转子由两滚动轴承支承，在转子上套装有一密闭的缸体，缸体内设置有与转子固定连接的轮盘，轮盘上装有试件，在缸体内还设置有与给水泵相连接的喷嘴，该喷嘴与试件的位置相对应，且在缸体内还设置有与喷嘴相连接的振动器，缸体还与抽气真空泵相连通，在缸体的下端设置有排水泵，且在轮盘的主轴末端处还安装有与直流电机控制柜相连接的光电编码器。

本发明的齿轮增速器上安装有冷却润滑油站；缸体与抽气真空泵之间还设置有电动真空阀；给水泵与喷嘴之间依次设置有减压阀和真空阀；缸体与排水泵之间依次设置有真空阀和止回阀；试件材料为汽轮机叶片材料，其宽度为4cm、高度10cm的薄板，试件上下对称安装于轮盘的外缘；缸体的压力为0.05bar；联轴器采用挠性联轴器。

本发明靠高速旋转的叶片和水滴之间的碰撞来模拟由于湿蒸汽中水滴高速撞击汽轮机低压缸叶片所产生的水蚀，通过控制叶片旋转的速度和运行的时间来控制叶片和水滴之间的相对碰撞速度和碰撞次数；通过控制产生的水滴直径来模拟低压级湿蒸汽中水滴大小对叶片侵蚀的影响；通过改变叶片的材料和表面状况来观察其对碰撞结果的影响。从而得到液滴高速撞击下汽轮机叶片材料的变形行为、裂纹扩展情况随各种因素的变化关系，为汽轮机叶片水蚀防护提供定量数据。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1，包括直流电机控制柜1以及与直流电机控制柜1相连接的直流电机2，直流电机2作为原动机由直流电机控制柜1控制直流电机2的转速、起停，直流电机2的输出端通过挠性联轴器3与齿轮增速器4相连，齿轮增速器4上安装有冷却润滑油站5，齿轮增速器4再通过另一挠性联轴器20带动转子21旋转，转子21由两滚动轴承6支承，在转子21上套装有一密闭的缸体7，缸体7内设置有与转子21固定连接的轮盘8，在轮盘8上下外缘对称安装有试件9，试件9为宽度是4cm、高度是10cm的薄板，在缸体7内还设置有与给水泵14相连接的喷嘴11，给水泵14与喷嘴11之间依次设置有减压阀13和真空阀12，该喷嘴11与试件9的位置相对应，且在缸体7内还设置有与喷嘴11相连接的振动器10，振动器10带动喷嘴11往复振动，缸体7还通过电动真空阀18与抽气真空泵19相连通，在缸体7的下端设置有排水泵17，缸体7与排水泵17之间依次设置有真空阀15和止回阀16，且在轮盘8的主轴末端处还安装有与直流电机控制柜1相连接的光电编码器22。