[发明专利]一种测试空蚀-污损协同作用的试验装置

说明书

本发明涉及流体机械工程领域，公开了一种测试螺旋桨空蚀‑污损协同作用的试验装置，包括箱体、电机、容器、日光灯和紫外灯；箱体上部设有水平隔板，电机、日光灯和紫外灯固定在水平隔板上；电机的转动轴伸入箱体底部的容器内，带动试件转动，容器连接恒温装置；箱体外设有遮光罩。本发明的装置中空蚀试验的环境变量可控，用紫外灯与风机来保证箱体内的无菌环境，倒入不同种类的污损生物溶液控制试样的污损环境，可通过日光灯与遮光罩的配合控制生物生长条件，可通过不同电机转速控制空蚀强度，可模拟实际机械设备于不同实际水环境中损伤情况，对机械设备的失效分析、磨损预测、优化设计、风险检验、安全评估、寿命预测等安全保障技术研究提供重要的理论依据。

技术领域

本发明涉及流体机械工程领域，具体涉及一种测试螺旋桨空蚀-污损协同作用的试验装置。

背景技术

流体机械中的螺旋桨在水力机械中占据了重要地位。对于螺旋桨来说，稳定和安全的运行至关重要，应该仔细考虑其运行过程中存在的问题。螺旋桨面临最严峻的问题是空蚀问题。螺旋桨的空蚀问题是由于其高运行速度会使周围的液体压力下降，产生低压区形成气泡并在高压区湮灭，引起流体微射流撞击材料表面，使材料表面受到高局部应力从而发生脆性断裂和塑性变形，导致材料失效。随着螺旋桨不断向高速、大功率方向发展，对于螺旋桨的抗空蚀性能的测试也提出了更高的要求。

螺旋桨在静止或低速运行状态下，其表面极易受到水环境生物的附着，随时间的延长导致表面材料污损，性能改变，影响螺旋桨的抗空蚀性能。生物污损是由于水环境中多糖/蛋白、细菌、藻类等水环境有机物和生物通过在材料表面贴附，经过时间累积，形成条件膜和生物膜的现象，会改变材料的表面性能。目前对于螺旋桨或其他设备的抗空蚀和生物污损的联合作用的研究尚在起步阶段，未有装置可在实验室进行测试。

CN103323356A公开了一种空蚀-冲蚀磨损协同作用的试验测试装置，可模拟工业环境中的实际工况条件，实现空蚀-冲蚀磨损试验阀内流动状态及颗粒运行轨迹的实时观察，并能分别考察空蚀作用、冲蚀磨损作用以及空蚀-冲蚀磨损协同作用的阀芯失重量随影响因素的变化关系。该测试装置采用高速摄影仪可实时监测观察多相流介质流态和颗粒运动轨迹，并可通过试验阀芯顶端的阀芯压力传感器，实现流动空化数的测定；试验装置适用于研究空蚀、冲蚀磨损以及空蚀-冲蚀磨损协同作用下金属材质在不同影响因素下的失重规律，建立相应的失效形式与失重函数关系式，可应用于管道、阀门及管配件的先导性设计和运行工况的优化操作，减少或避免非计划停工事故的发生，延长设备系统的安全稳定运行周期。

CN103969140A公开了一种旋转式空蚀和充实磨损协同作用的试验装置，该装置适合于试验条件下的液固两相流磨损及空蚀机理、流体动力学的仿真分析、材料冲刷磨损破坏临界特性的试验研究及冲刷磨损失效预测工业应用推广等完整的研究体系，揭示材料在冲蚀-空蚀协同作用下的损伤机理。可以实现不同角度下的空蚀-冲蚀磨损的临界特性测试；可以模拟煤化工领域阀门等一系列实际工程空蚀-冲蚀磨损失效案例，进行空蚀-冲蚀磨损破坏的失效分析、磨损预测、优化设计、风险检验、安全评估、寿命预测等安全保障技术研究。

而在螺旋桨、阀门等设备在实际水环境中不仅受到空蚀、冲蚀的作用，还有生物污损的作用，以上的专利主要是针对阀门的空蚀-冲蚀协同作用的测试，而对生物污损与空蚀的协同测试研究很少，如在实际水环境中测试不仅费时费力，同时存在安全问题，且无法控制单一生物污损对于材料抗空蚀性能的影响。因此急需一套可以在实验室测试材料空蚀-生物污损协同作用的装置。

发明内容

本发明提供一种测试螺旋桨等部件空蚀-污损协同作用的试验装置，该装置可在实验室中模拟测试机械设备于实际水环境中损伤情况，为机械设备的先导性设计和运行工况的优化操作提供理论依据。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：