一种水蚀试验及测控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水蚀试验及测控系统，通过调节高速射流冲击试件，驱动系统旋转，模拟真实叶片冲蚀环境，并保证安全可靠的试验性能。高压射流水，通过对称喷嘴冲击对称试验件，带动转子高速转动，切向对称射流有效降低转子不平衡力。负载与转子通过挠性联轴器连接，可以控制转子的输出功率及转速。测试段转子两端采用水密封，降低真空泵抽吸压力。气囊油站对转子两端轴承润滑，能够在断电时维持轴承润滑直至转子停止。汽缸内部设置有副喷嘴，用于快速制动，防飞车；汽缸内部设置有引流板，防止射流撞壁反弹。测控系统对关键参数监控调节。本试验装置不仅极大程度上降低试验搭建及试验成本，同时有效降低对人工依赖性，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及材料水蚀试验装置，具体涉及一种水蚀试验及测控系统。
技术介绍
：火电汽轮机低压缸中及核电汽轮机从第一级开始的大部分透平级都在湿蒸汽区域内工作，在水滴的冲蚀下，动叶容易产生变形及疲劳裂纹，并最终导致叶片表面材料的大量脱落，出现蚀痕和蜂窝状的凹坑，特别是末级叶栅的严重侵蚀可能导致叶片断裂，引发整台机组毁坏的严重事故，对生产安全与经济造成严重事故。经过调研分析200MW以上大功率机组叶栅普遍存在叶片水蚀问题，严重影响叶片强度与寿命，然而对叶片冲蚀机理研究以及防治尚不成熟。通过高速的射流和旋转试件之间的碰撞可以较好模拟汽轮机中水滴对叶片的冲蚀，从而对于冲蚀机理性研究与防治，强化认识叶片材料性能提供指导性意义。ZL201110071624.9所叙述的水蚀试验装置受制于搭建成本与试验成本，轴向脉冲力无法抵消，人工依赖性大等因素，对于长时间连续冲蚀测试具有明显的局限性。
技术实现思路
：本专利技术的目的是根据现有水蚀试验装置的不足，提供了一种水蚀试验及测控系统，极大程度上降低了试验搭建成本与试验成本，降低了对人工的依赖，同时提高了试验的安全性能。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案来实现的：一种水蚀试验及测控系统，包括纯净水箱、前置泵、高压水泵、转子、汽缸、自来水箱和测控装置；其中，汽缸内部具有密闭的空间，转子穿过汽缸两个相对的侧壁，且转子与汽缸的侧壁之间能够相对转动，汽缸内的转子上设置有叶轮，两个对称试验件对称布置在叶轮的周向上，汽缸的侧壁上还设置有两个喷嘴，两个喷嘴的朝向相反，且分别沿叶轮的旋转切向正对两个对称试验件；自来水箱与循环水泵相连接，且自来水箱提供高压水泵所需的冷却水；工作时，前置泵将纯净水箱中的纯净水注入高压水泵中，然后通过两个喷嘴分别射出冲击两个对称试验件，两个对称试验件受到高压切向力的作用，带动测试段的转子高速转动；同时，测控装置实现对转子的转速、转子轴向及切向振动、汽缸水位以及高压水泵压力的测量监控。本专利技术进一步的改进在于，汽缸包括自下而上设置的下汽缸和上汽缸，且上汽缸为弧度结构，上汽缸的侧壁上还开设有操作窗口。本专利技术进一步的改进在于，下汽缸的侧壁上还设置有控制磁翻板液位计，且控制磁翻板液位计与凝结水泵相连，通过凝结水泵控制下汽缸内的水位。本专利技术进一步的改进在于，还包括负载，其通过挠性联轴器与转子的一端相连；且负载为发电装置或者为测功机，自来水箱提供负载所需的冷却水。本专利技术进一步的改进在于，还包括真空泵，其与汽缸相连通，用于抽出汽缸内的气体，且自来水箱提供真空泵所需水；同时，测控装置实现对汽缸真空度的测量监控。本专利技术进一步的改进在于，还包括轴承和气囊油站，其中，转子与汽缸两个相对的侧壁之间通过轴承实现相对滑动，气囊油站用于对转子的两端轴承进行润滑，且自来水箱提供气囊油站所需的冷却水；同时，测控装置实现对转子的轴承回油温度的测量监控。本专利技术进一步的改进在于，转子两端与汽缸外壁之间还设置有水密封，且自来水箱提供水密封所需的密封水。本专利技术进一步的改进在于，汽缸的侧壁上还设置有制动喷嘴，冲击力方向与旋转切向方向相反。本专利技术进一步的改进在于，汽缸的内壁上设置有引流板，且引流板正对一个喷嘴的纯净水射出方向。本专利技术进一步的改进在于，前置泵将纯净水箱中的纯净水经过截止阀注入高压水泵中，分别通过调节阀由对称喷嘴射出冲击对称试验件；冷却水通过管道收集经过循环水泵与截止阀进入自来水箱。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术提出采用高速射流冲蚀试验件，从而驱动转子高速旋转，不仅能够真实模拟水蚀环境，同时由于不依靠外部驱动装置，因此具有高效，节能，极大降低试验搭建及运行成本等优势。2、本专利技术高速射流冲蚀方向为旋转切向冲蚀，同时安装对称喷嘴，对称试件，相较于传统轴向冲蚀导致的轴向不均匀受力，能够极大程度降低不平衡力与振动，提高轴承使用寿命。3、本专利技术汽缸内部设置有制动喷嘴，能够在失速等紧急情况下，制动停机；同时汽缸内部设有引流板以及上汽缸为弧度结构，能够防止射流撞壁反弹；汽缸两端转子处设有水密封，有效提高汽缸密封程度，降低真空泵的负荷。4、本专利技术通过负载，可为发电装置或者测功机，来控制转速，在长时间运行时发电装置可以发电蓄能，有利于节省能源，进一步降低资源浪费。5、本专利技术中的测控系统对主要运行参数进行监控，加强试验的安全运行，在异常情况下可自动报警停机，降低对人工依赖程度。附图说明：图1为水蚀试验及测控系统的示意图；图2为汽缸内部示意图；图3为测控装置的原理图。图中：1-纯净水箱，2-截止阀，3-前置泵，4高压水泵，5-调节阀，6-喷嘴，7-转子，8-挠性联轴器，9-负载，10-真空泵，11-汽缸，12-水密封，13-轴承润滑，14-自来水箱，15-真空泵冷却水调节阀，16-负载冷却水调节阀，17-第一水密封调节阀，18-第二水密封调节阀，19-高压水泵冷却水调节阀，20-气囊油站冷却水调节阀，21-气囊油站，22-测控装置，23-控制磁翻板液位计，24-凝结水泵，25-截止阀，26-循环水泵，27-对称试验件，28-上汽缸，29-叶轮，30-引流板，31-下汽缸，32-废水，33-制动喷嘴，34-操作窗口。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术作进一步说明。参照图1，本专利技术一种水蚀试验及测控系统，包括纯净水箱1、前置泵3、高压水泵4、转子7、汽缸11、自来水箱14和测控装置22。其中，汽缸11内部具有密闭的空间，转子7穿过汽缸11两个相对的侧壁，且转子7与汽缸11的侧壁之间能够相对转动，汽缸11内的转子7上设置有叶轮29，两个对称试验件27对称布置在叶轮29的周向上，汽缸11的侧壁上还设置有两个喷嘴6，两个喷嘴6的朝向相反，且分别沿叶轮29的旋转切向正对两个对称试验件27；自来水箱14与循环水泵26相连接，且自来水箱14提供高压水泵4所需的冷却水。工作时，前置泵3将纯净水箱1中的纯净水注入高压水泵4中，保证高压水泵4进口一定水压，通过高压水泵4内部油泵压缩将纯净水加到高压，分别通过喷嘴6射出冲击对称试验件27。对称试验件27受到高压切向力的作用，带动测试段转子7高速转动。负载9与测试段通过挠性联轴器8连接，可以控制转子7的输出功率及转速。真空泵10抽吸汽缸11内部空气，维持汽缸11一定的真空度，从而降低叶轮29高速旋转与空气摩擦耗能。测试段转子7两端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水蚀试验及测控系统，其特征在于，包括纯净水箱(1)、前置泵(3)、高压水泵(4)、转子(7)、汽缸(11)、自来水箱(14)和测控装置(22)；其中，汽缸(11)内部具有密闭的空间，转子(7)穿过汽缸(11)两个相对的侧壁，且转子(7)与汽缸(11)的侧壁之间能够相对转动，汽缸(11)内的转子(7)上设置有叶轮(29)，两个对称试验件(27)对称布置在叶轮(29)的周向上，汽缸(11)的侧壁上还设置有两个喷嘴(6)，两个喷嘴(6)的朝向相反，且分别沿叶轮(29)的旋转切向正对两个对称试验件(27)；自来水箱(14)与循环水泵(26)相连接，且自来水箱(14)提供高压水泵(4)所需的冷却水；工作时，前置泵(3)将纯净水箱(1)中的纯净水注入高压水泵(4)中，然后通过两个喷嘴(6)分别射出冲击两个对称试验件(27)，两个对称试验件(27)受到高压切向力的作用，带动测试段的转子(7)高速转动；同时，测控装置(22)实现对转子(7)的转速、转子轴向及切向振动、汽缸水位以及高压水泵(4)压力的测量监控。

【技术特征摘要】
1.一种水蚀试验及测控系统，其特征在于，包括纯净水箱(1)、前置泵(3)、
高压水泵(4)、转子(7)、汽缸(11)、自来水箱(14)和测控装置(22)；其
中，
汽缸(11)内部具有密闭的空间，转子(7)穿过汽缸(11)两个相对的侧
壁，且转子(7)与汽缸(11)的侧壁之间能够相对转动，汽缸(11)内的转子
(7)上设置有叶轮(29)，两个对称试验件(27)对称布置在叶轮(29)的周
向上，汽缸(11)的侧壁上还设置有两个喷嘴(6)，两个喷嘴(6)的朝向相反，
且分别沿叶轮(29)的旋转切向正对两个对称试验件(27)；自来水箱(14)与
循环水泵(26)相连接，且自来水箱(14)提供高压水泵(4)所需的冷却水；
工作时，前置泵(3)将纯净水箱(1)中的纯净水注入高压水泵(4)中，
然后通过两个喷嘴(6)分别射出冲击两个对称试验件(27)，两个对称试验件
(27)受到高压切向力的作用，带动测试段的转子(7)高速转动；
同时，测控装置(22)实现对转子(7)的转速、转子轴向及切向振动、汽
缸水位以及高压水泵(4)压力的测量监控。
2.根据权利要求1所述的一种水蚀试验及测控系统，其特征在于，汽缸(11)
包括自下而上设置的下汽缸(31)和上汽缸(28)，且上汽缸(28)为弧度结构，
上汽缸(28)的侧壁上还开设有操作窗口(34)。
3.根据权利要求2所述的一种水蚀试验及测控系统，其特征在于，下汽缸
(31)的侧壁上还设置有控制磁翻板液位计(23)，且控制磁翻板液位计(23)
与凝结水泵(24)相连，通过凝结水泵(24)控制下汽缸(31)内的水位。
4.根据权利要求1所述的一种水蚀试验及测控系统，其特征在于，还包括
负载(9)，其通过挠性联轴器(8)与转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荻，高科科，谢永慧，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61