[发明专利]气源驱动的涡轮叶片测试系统

说明书

本发明提供一种涡轮叶片测试系统，其中，所述涡轮叶片测试系统包括：燃气产生装置，所述燃气产生装置包括气源与燃烧室连接，用于产生燃气；测试装置，所述测试装置包括试验涡轮；动力控制装置，所述动力控制装置包括动力涡轮，所述动力涡轮和试验涡轮与燃烧室连通，所述试验涡轮位于燃烧室和动力涡轮之间，且在所述燃气驱动的动力涡轮带动下转动。本发明提供的气源驱动的涡轮叶片的测试系统能够模拟真实环境的情况下对涡轮叶片进行测试。

技术领域

本发明涉及涡轮发动机领域，尤其涉及一种气源驱动的涡轮叶片的测试系统。

背景技术

涡轮叶片是燃气轮机的关键零部件之一，其工作环境相当恶劣，在高温、高压条件下做高速旋转运动。叶片不仅承受高速旋转中产生的很大的离心力载荷，还要承受温度梯度、气动载荷等的影响，尤其是非稳定气流产生的压差以及旋转形成的周期性激励振动载荷，对叶片的寿命设计和可靠性计算形成了很大的挑战。

随着发动机性能指标的进一步提高，具备更高温度承受能力的叶片材料及其对应的叶片设计成为新型发动机设计的关键。当前，国外发动机公司是基于核心机试验来确定涡轮叶片寿命设计，不仅仍然与燃气轮机涡轮叶片的真实工况差异巨大，导致涡轮叶片寿命设计误差大、叶片可靠性低；而且，在核心机试验中需要加工全环叶片，数量多、工期长、造价昂贵，且一旦发现问题需要进行修改时影响巨大，造成设计周期延长，消耗大批研制费用。因此，亟需在设计阶段尽早对涡轮叶片进行真实环境的试验测量，以期及早发现问题进行修改，更为准确地评估叶片寿命，提高叶片可靠性。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种在真实环境作用下涡轮叶片的测试系统。

一种涡轮叶片测试系统，其中，所述涡轮叶片测试系统包括：

燃气产生装置，所述燃气产生装置包括气源与燃烧室，用于产生燃气；

测试装置，所述测试装置包括试验涡轮，所述试验涡轮与燃烧室连通，且在所述燃气驱动的动力涡轮带动下转动。

动力控制装置，所述动力控制装置包括动力涡轮，所述动力涡轮和燃烧室连通，在燃气的驱动下转动并带动试验涡轮转动。

在其中一个实施例中，所述动力控制装置包括负载驱动模块及转动控制模块，所述负载驱动模块用于提供动力涡轮负载，并在试验涡轮转速不足时补充能量驱动试验涡轮转动，所述转动控制模块用于控制负载驱动模块以控制试验涡轮的转速。

在其中一个实施例中，所述负载驱动模块包括外部负载，所述外部负载与所述动力涡轮连接，用于消耗所述动力涡轮的功率。

在其中一个实施例中，所述负载驱动模块包括还外部电机，该外部电机与所述动力涡轮连接，并驱动试验涡轮转动。

在其中一个实施例中，其特征在于，所述外部负载和外部电机通过转动控制模块调节所述试验涡轮的转速。

在其中一个实施例中，所述试验涡轮和动力涡轮与所述燃烧室直接连通，所述燃烧室产生的燃气直接驱动动力涡轮转动，动力涡轮并带动试验涡轮转动。

在其中一个实施例中，所述燃气产生装置还包括混合室、换热器、空气流量控制器、燃油控制器、压力传感器及温度传感器。

在其中一个实施例中，所述动力控制装置还包括动力涡轮与压气机，所述动力涡轮用于带动试验涡轮；高压来自气源的气体进入混合室，在混合室与压气机提供的空气进行混合，并在混合室中通过换热器与动力涡轮排放的燃气进行热交换。

在其中一个实施例中，进入燃烧室的气体的温度和压力通过压力传感器、温度传感器及流量控制器进行控制。

在其中一个实施例中，所述高压气源与燃烧室为独立设置的两个装置，通过管道相连通。