CN103645103B - 一种可控砂粒流量无级变速风机叶片冲蚀试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可控砂粒流量无级变速风机叶片冲蚀试验装置，是由空压机、气体输送管、压力传感器、喷枪、储砂室、砂粒流量控制阀、砂管、颗粒流量传感器、进气管道、冲蚀磨损试验室、冲蚀磨损试验室上罩、出气管道、除尘器、电机、变频器、风机叶轮、控制柜、电机支架、进气管道支架、控制柜支架、角铁架组成，克服了现有冲蚀磨损试验装置不能真实模拟风机旋转叶片发生冲蚀磨损工况的一系列技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料冲蚀磨损性能的测试技术，特别涉及一种可控砂粒流量无级变速风机叶片冲蚀试验装置。
背景技术
风机叶片冲蚀试验装置研究的出发点是分析不同材料、构形和形态的风机叶片的气/固冲蚀磨损性能、冲蚀磨损机理，研究开发新型耐冲蚀磨损材料和新的抗冲蚀磨损方法。
材料的冲蚀磨损与防护始终是人们重点研究的领域，在机械、冶金、能源、建材等领域，由于材料的冲蚀磨损，特别是风机叶片的冲蚀磨损破坏，每年都会造成巨额的浪费和损失。因此，研究风机叶片的冲蚀磨损特性及机理，提高材料耐冲蚀性能成为人们极为关注和亟待解决的问题。
目前，获得风机叶片在气/固两相流条件下的冲蚀磨损性能主要通过以下三种方式：
一是设备检修中调查研究或在生产过程中获得测量数据，这种方法可有效获得风机叶片在真实工作环境中的冲蚀磨损性能，但是，这种测试数据的获取效率低，且只能在设备投入后获得，无法满足实际的需要；
二是样件在静止条件下，在不同冲击角度、冲蚀速率等冲蚀磨损条件下，获得测量数据，但是，这种测试方法无法真实反映风机叶片旋转过程中在气/固两相流条件下的冲蚀磨损性能，测试结果不够真实、准确；
三是冲蚀风洞，用于研究工作在气/固两相流中旋转部件的冲蚀磨损特性，但该设备只能模拟工作在气体输送管道中部件的冲蚀磨损特性，不能实现不同旋转速度下风机叶片的冲蚀磨损性能分析，与风机叶片的工况条件还有很大差别。
此外，在冲蚀磨损试验过程中，由于高压气体供给系统易产生压力不足或压力过大、进砂管易发生砂粒阻塞等故障，严重影响试验结果的准确性，因此，提供一种能够真实模拟风机叶片的冲蚀磨损过程的试验装置，准确地测试离心风机和轴流风机叶片在气/固两相流条件下的冲蚀磨损性能，是一个急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有冲蚀磨损试验装置不能真实模拟风机旋转叶片发生冲蚀磨损工况的一系列技术难题，而提供一种可控砂粒流量无级变速风机叶片冲蚀试验装置。
本发明主要是由空压机1、气体输送管2、压力传感器3、喷枪4、储砂室5、砂粒流量控制阀6、砂管7、颗粒流量传感器8、进气管道11、冲蚀磨损试验室12、冲蚀磨损试验室上罩13、出气管道15、除尘器16、电机17、变频器18、风机叶轮20、控制柜21、电机支架33、进气管道支架35、控制柜支架36、角铁架38组成；
其中空压机1、气体输送管2、气压传感器3、喷枪4、进气管道11、冲蚀磨损试验室12依次相连通，进气管道11下方设置有进风口9，冲蚀磨损试验室上罩13通过罩连接螺栓14活动安装在冲蚀磨损试验室12的上部，风机叶轮20设置在冲蚀磨损试验室12内，且进气管道11、风机叶轮20和电机17同轴，风机叶轮20由通过变频器18控制的电机17带动转动，电机17通过电机底座螺栓34固定在电机支架33上，进气管道11固定在进气管道支架35上；
冲蚀磨损试验室12、出气管道15、储砂室5、砂管7与喷枪4依次相连通，砂粒流量控制阀6和颗粒流量传感器8依次设置在储砂室5和喷枪4之间的砂管7上，冲蚀磨损试验室12上开设有透明窗口；
除尘器16设置在储砂室5的上部；
控制柜21内设置有空压机压力调节器22、电机转速调节器23、砂粒流量异常蜂鸣器24、气压流量异常蜂鸣器25、风机开关26、风机工作指示灯27、电机开关28、电机工作指示灯29、电源开关30、电源指示灯31、急停开关32，空压机压力调节器22、风机开关26、风机工作指示灯27与空压机1相连，电机转速调节器23与变频器18相连，砂粒流量异常蜂鸣器24与颗粒流量传感器8相连，气压流量异常蜂鸣器25与气压传感器3相连，电机开关28、电机工作指示灯29与电机17相连，控制柜21固定在控制柜支架36上；
所述的电机支架33、储砂室5、进气管道支架35、控制柜支架36和空压机1通过螺栓连接角铁架螺栓37固定在角铁架38上，角铁架38通过接地螺栓39固定在地面上。
本发明的工作原理及过程是：
检测离心风机叶片表面的冲蚀磨损性能：利用空压机1产生的高压气体在喷枪4内高速流动形成负压，产生引射作用，将储砂室5内的磨料吸入喷枪4内，然后，磨料随高压气体以不同的速度通过进气管道11喷射到冲蚀磨损试验室12内，加之在风机叶轮20旋转产生的气流作用下，喷射到样件表面，通过磨粒在一定时间内的高速冲击作用，来检测风机叶轮20表面的冲蚀磨损性能；
高压气体供给系统故障是通过在气体输送管上加气压传感器以及相应的蜂鸣器，当压力不足或过大时，相应蜂鸣器发出报警声，及时发现并排除故障，实现测试结果的准确性；
及时发现、排除砂粒阻塞故障是通过在砂管上设置颗粒流量传感器，以及相应的蜂鸣器，当砂管发生砂粒阻塞时，相应蜂鸣器立即发出报警声，发现、排除砂粒阻塞故障可以实现试验结果的准确性；
风机叶轮在可变旋转速度下的冲蚀磨损特性是通过变频器调节电机的无级变速来实现的；
不同粒径的砂粒流量是通过砂粒流量控制阀调节；
进气管道通过螺栓连接来调整长度，这种加长管道具有调节气流的稳定性作用；
进气管道与喷枪连接后，封口，保证喷枪的位置固定，减少试验误差；
冲蚀磨损试验室留有可以活动的冲蚀磨损试验室上罩，保证测试过程中更换风机叶轮的方便性；
除尘器设置在冲蚀磨损试验室的上部，减少粉尘量，降低空气污染，保证测试人员身体健康；
测试系统与角铁架相连，同时角铁架与地相接，保证所有部件的平行度，且具有减振效果；
砂管和出气管道通过储砂室相通，出气口吹出的砂粒直接进入储砂室，保证试验的连续循环性；
电机电压380V，传感器电压12V，电机轴采用国标规定尺寸，保证测试系统的通用性；
通过在冲蚀磨损试验室开设透明窗口，可以通过高速摄像设备观察、记录砂粒冲撞旋转叶轮的过程，为进一步分析冲蚀机理提供可靠依据；
被测风机叶片与风机叶轮壁板间可以通过螺栓螺接，也可以焊接，也可以通过铸造技术直接成型。
本发明的有益效果：
(1)可以使风机叶片在旋转过程中同时受到气/固两相流的冲蚀；
(2)可以用于离心风机叶片和轴流风机叶片材料、构形和表面形态的选择和冲蚀磨损机理研究；
(3)本发明装置在工作过程中流场稳定，能够真实准确地模拟风机叶片的冲蚀过程。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为图1中冲蚀磨损试验室、冲蚀磨损试验室上罩、出气管道和储砂室的侧视图。
图3为离心风机叶轮的示意图。
图4为轴流风机叶轮的示意图。
具体实施方式
实施例1：
请参阅图1、图2和图3所示，本实施例为离心风机叶片冲蚀性能测试。
本实施例主要是由空压机1、气体输送管2、压力传感器3、喷枪4、储砂室5、砂粒流量控制阀6、砂管7、颗粒流量传感器8、进气管道11、冲蚀磨损试验室12、冲蚀磨损试验室上罩13、出气管道15、除尘器16、电机17、变频器18、风机叶轮20、控制柜21、电机支架33、进气管道支架35、控制柜支架36、角铁架38组成；
其中空压机1、气体输送管2、气压传感器3、喷枪4、进气管道11、冲蚀磨损试验室12依次相连通，进气管道11下方设置有进风口9，冲蚀磨损试验室上罩13通过罩连接螺栓14活动安装在冲蚀磨损试验室12的上部，风机叶轮20设置在冲蚀磨损试验室12内，且进气管道11、风机叶轮20和电机17同轴，风机叶轮20由通过变频器18控制的电机17带动转动，电机17通过电机底座螺栓34固定在电机支架33上，进气管道11固定在进气管道支架35上；
冲蚀磨损试验室12、出气管道15、储砂室5、砂管7与喷枪4依次相连通，砂粒流量控制阀6和颗粒流量传感器8依次设置在储砂室5和喷枪4之间的砂管7上，冲蚀磨损试验室12上开设有透明窗口；
除尘器16设置在储砂室5的上部；
控制柜21内设置有空压机压力调节器22、电机转速调节器23、砂粒流量异常蜂鸣器24、气压流量异常蜂鸣器25、风机开关26、风机工作指示灯27、电机开关28、电机工作指示灯29、电源开关30、电源指示灯31、急停开关32，空压机压力调节器22、风机开关26、风机工作指示灯27与空压机1相连，电机转速调节器23与变频器18相连，砂粒流量异常蜂鸣器24与颗粒流量传感器8相连，气压流量异常蜂鸣器25与气压传感器3相连，电机开关28、电机工作指示灯29与电机17相连，控制柜21固定在控制柜支架36上；
所述的电机支架33、储砂室5、进气管道支架35、控制柜支架36和空压机1通过螺栓连接角铁架螺栓37固定在角铁架38上，角铁架38通过接地螺栓39固定在地面上；
被测离心风机叶片a焊接在与风机叶轮壁板间。
本实施例利用空压机1产生的高压气体在喷枪4内高速流动形成负压，产生引射作用，将储砂室5内的磨料吸入喷枪4内，然后，磨料随高压气体以不同的速度通过进气管道11喷射到冲蚀磨损试验室12内，加之在离心风机叶片a旋转产生的气流作用下，喷射到样件表面，通过磨粒在一定时间内的高速冲击作用，来检测离心风机叶片a表面的冲蚀磨损性能。
实施例2：
请参阅图1、图2和图4所示，该实施例为轴流风机叶片冲蚀性能测试。
本实施例是由空压机1、气体输送管2、压力传感器3、喷枪4、储砂室5、砂粒流量控制阀6、砂管7、颗粒流量传感器8、进气管道11、冲蚀磨损试验室12、冲蚀磨损试验室上罩13、出气管道15、除尘器16、电机17、变频器18、风机叶轮20、控制柜21、电机支架33、进气管道支架35、控制柜支架36、角铁架38组成；
其中空压机1、气体输送管2、气压传感器3、喷枪4、进气管道11、冲蚀磨损试验室12依次相连通，进气管道11下方设置有进风口9，冲蚀磨损试验室上罩13通过罩连接螺栓14活动安装在冲蚀磨损试验室12的上部，风机叶轮20设置在冲蚀磨损试验室12内，且进气管道11、风机叶轮20和电机17同轴，风机叶轮20由通过变频器18控制的电机17带动转动，电机17通过电机底座螺栓34固定在电机支架33上，进气管道11固定在进气管道支架35上；
冲蚀磨损试验室12、出气管道15、储砂室5、砂管7与喷枪4依次相连通，砂粒流量控制阀6和颗粒流量传感器8依次设置在储砂室5和喷枪4之间的砂管7上，冲蚀磨损试验室12上开设有透明窗口；
除尘器16设置在冲蚀磨损试验室12的上部；
控制柜21内设置有空压机压力调节器22、电机转速调节器23、砂粒流量异常蜂鸣器24、气压流量异常蜂鸣器25、风机开关26、风机工作指示灯27、电机开关28、电机工作指示灯29、电源开关30、电源指示灯31、急停开关32，空压机压力调节器22、风机开关26、风机工作指示灯27与空压机1相连，电机转速调节器23与变频器18相连，砂粒流量异常蜂鸣器24与颗粒流量传感器8相连，气压流量异常蜂鸣器25与气压传感器3相连，电机开关28、电机工作指示灯29与电机17相连，控制柜21固定在控制柜支架36上；
所述的电机支架33、储砂室5、进气管道支架35、控制柜支架36和空压机1通过螺栓连接角铁架螺栓37固定在角铁架38上，角铁架38通过接地螺栓39固定在地面上；
被测轴流风机叶片a与风机叶轮壁板为直接铸造成型。
本实施例利用空压机1产生的高压气体在喷枪4内高速流动形成负压，产生引射作用，将储砂室5内的磨料吸入喷枪4内，然后，磨料随高压气体以不同的速度通过进气管道11喷射到冲蚀磨损试验室12内，加之在轴流风机叶片a旋转产生的气流作用下，喷射到样件表面，通过磨粒在一定时间内的高速冲击作用，来检测轴流风机叶片a表面的冲蚀磨损性能。
Claims (1)
1.一种可控砂粒流量无级变速风机叶片冲蚀试验装置，其特征在于：主要是由空压机(1)、气体输送管(2)、压力传感器(3)、喷枪(4)、储砂室(5)、砂粒流量控制阀(6)、砂管(7)、颗粒流量传感器(8)、进气管道(11)、冲蚀磨损试验室(12)、冲蚀磨损试验室上罩(13)、出气管道(15)、除尘器(16)、电机(17)、变频器(18)、风机叶轮(20)、控制柜(21)、电机支架(33)、进气管道支架(35)、控制柜支架(36)、角铁架(38)组成；
其中空压机(1)、气体输送管(2)、气压传感器(3)、喷枪(4)、进气管道(11)、冲蚀磨损试验室(12)依次相连通，进气管道(11)下方设置有进风口(9)，冲蚀磨损试验室上罩(13)通过罩连接螺栓(14)活动安装在冲蚀磨损试验室(12)的上部，风机叶轮(20)设置在冲蚀磨损试验室(12)内，且进气管道(11)、风机叶轮(20)和电机(17)同轴，风机叶轮(20)由通过变频器(18)控制的电机(17)带动转动，电机(17)通过电机底座螺栓(34)固定在电机支架(33)上，进气管道(11)固定在进气管道支架(35)上；
利用空压机(1)产生的高压气体在喷枪(4)内高速流动形成负压，产生引射作用，将储砂室(5)内的磨料吸入喷枪(4)内，然后，磨料随高压气体以不同的速度通过进气管道(11)喷射到冲蚀磨损试验室(12)内，加之在风机叶轮(20)旋转产生的气流作用下，喷射到样件表面，通过磨粒在一定时间内的高速冲击作用，来检测风机叶轮(20)表面的冲蚀磨损性能；
冲蚀磨损试验室(12)、出气管道(15)、储砂室(5)、砂管(7)与喷枪(4)依次相连通，砂粒流量控制阀(6)和颗粒流量传感器(8)依次设置在储砂室(5)和喷枪(4)之间的砂管(7)上，冲蚀磨损试验室(12)上开设有透明窗口(41)；
除尘器(16)设置在储砂室(5)的上部；
控制柜(21)内设置有空压机压力调节器(22)、电机转速调节器(23)、砂粒流量异常蜂鸣器(24)、气压流量异常蜂鸣器(25)、风机开关(26)、风机工作指示灯(27)、电机开关(28)、电机工作指示灯(29)、电源开关(30)、电源指示灯(31)、急停开关(32)，空压机压力调节器(22)、风机开关(26)、风机工作指示灯(27)与空压机(1)相连，电机转速调节器(23)与变频器(18)相连，砂粒流量异常蜂鸣器(24)与颗粒流量传感器(8)相连，气压流量异常蜂鸣器(25)与气压传感器(3)相连，电机开关(28)、电机工作指示灯(29)与电机(17)相连，控制柜(21)固定在控制柜支架(36)上；
所述的电机支架(33)、储砂室(5)、进气管道支架(35)、控制柜支架(36)和空压机(1)通过螺栓连接角铁架螺栓(37)固定在角铁架(38)上，角铁架(38)通过接地螺栓(39)固定在地面上。
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