透平叶片热态冲蚀实验系统设计与实现

设计并实现了一种用于实验研究透平叶片冲蚀成因、冲蚀行为和规律的中高温、低马赫数（Ma〈0.3）负压风洞实验系统。采用引风机提供负压环境,空气电加热器对气流进行可变温加热,翅片管式换热器对二相流降温,袋式除尘器回收冲蚀颗粒,并使用监控PC机通过DIGATTOT串口服务器进行实验数据采集和试验系统监控。经测试,系统最高温度可达750℃,气固两相流颗粒浓度可调,冲蚀速度可调,可0°~90°任意冲角调节。系统通过了温度、速度稳定性测试以及换热器性能测试。

基于MCGS的叶片热态冲蚀试验系统设计

为满足热态冲蚀试验过程中高效性、安全性以及试验条件稳定性的要求,设计了基于MCGS组态软件二次开发的热态负压冲蚀试验系统。采用空气电加热器对气流加热,变频引风机提供气流流动动力,星形给料阀添加冲蚀颗粒,翅片管式换热器降温,LCDM-4.5型袋式除尘器收集试验颗粒。结合试验系统硬件设计,通过MCGS组态软件对其监控系统和数据采集系统进行设计,装有MCGS组态软件的工控机通过Telnet协议登陆串口服务器,对试验系统进行实时监控并进行试验数据采集。运行试验表明,该系统具有人机界面友好、运行安全、高效、性能稳定、操作简单等特点,实现了试验条件控制、系统状态监控、动画显示、历史数据输出等功能,满足不同冲蚀条件下对不同材质的冲蚀特性试验。

典型气轮机叶片热态冲蚀特性综合实验研究

气轮机运行过程中,高温含尘气体会对气轮机叶片表面产生不可避免的冲蚀与磨损,不仅破坏气动性能,严重时还可能使构件及设备失效,导致经济性和可靠性均下降。在自行研制的气固两相热态冲蚀实验风洞实验系统中,通过对比基材钢(1Cr12Mo、X20Cr13、2Cr12Ni Mo1W1V、GH738)在不同温度、不同冲角和不同粒径石英砂颗粒冲蚀下的冲蚀率变化,在本实验条件下,得出以下结果:200~300℃时,1Cr12Mo相对于其他3种基材,抗冲蚀性最好,400℃时2Cr12NiMo1W1V与GH738相对其他2种基材抗冲蚀性较好,而500℃时,从整体来看2Cr12NiMo1W1V比GH738抗冲蚀性好。

透平叶片材质抗冲蚀能力热态综合实验研究

对基材钢（1Cr12Mo、X20Cr13、2Cr12Ni Mo1W1V）、C1（长城1号）涂层、表面处理工艺（6 min与12 min钢丸强化）三类6种不同气轮机叶片材质在200-600℃的不同冲角条件下的冲蚀率进行了冲蚀实验。结果表明：叶片因冲蚀的失重均随冲蚀颗粒质量呈线性变化;15°-25°冲角冲蚀率最大,90°冲蚀率最小;实验基材的冲蚀率随实验温度提高呈先下降后升高趋势;2Cr12Ni Mo1W1V在200℃与300℃的冲蚀率高于另两种材质,耐冲蚀性差,但在400℃实验温度且冲角〉40°状态下冲蚀率低于另两种材质;钢丸强化表面处理工艺对于提升实验材质抗冲蚀特性无明显优势;C1涂层的冲蚀率随温度升高呈先升高后降低趋势,在高温条件下具有良好的抗冲蚀特性。