CN108194385A - 两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置及测试方法，所述装置包括用于待测试过流部件磨损性能的测试单元、为测试单元提供两相流介质的供液单元、储液单元以及管路单元，供液单元的进水口通过管路单元与储液单元连通，供液单元的出水口管路单元与测试单元的进水口连通，测试单元的出水口通过管路单元与储液单元连通；所述方法为：安装待测过流部件，将调配好的两相流介质灌满测试单元；进行磨损试验，达到预定时间或者测试单元的测压口处测压表测定值产生骤变时，停止试验，记录相关实验数据；换成新的待测过流部件，重复试验。本发明的有益效果是：适用范围广，可用于测量不同材料、表面改性、改型的口环、叶轮叶片及前后盖板的耐磨性能。

Description

两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置及测试方法。

背景技术

流体机械是通过对流体做功输送流体的机械装置，如输送液体的泵和输送气体的风机。然而，在实际的工况中，几乎不存在单一相的介质。一方面，水力机械中广泛存在着空化现象，这是由于水力机械的某些部位的压力低于输送的液体介质的饱和蒸气压，这样就使得所输送的液体介质汽化，气泡在破裂的时候会对过流部件造成严重的侵蚀和破坏，引起振动和噪声，这是由于设计原因所导致的，使得流体机械中存在着气液两相流动状态。另一方面，在流体机械的运行过程中，流体介质中经常夹杂着悬浮的泥沙，固体颗粒和其他杂志，理想状态中的清水介质是几乎不存在的。所以，在工程应用中的水力机械，绝大多数运行在两相，甚至三相湍流流动状态之中。同时，由固体颗粒或空化现象对水利机械过流部件的磨损和破坏，会引起性能的大幅下降以及振动和噪声。因此，对流体机械过流部件的多相流研究不仅是理论上的发展，更是提升流体机械性能和寿命、探索更好的设计方法和材料选择的重要方法。

然而，两相、三相流动状态不仅仅意味着过流部件中的流动状态难以计算和模拟，也使得现有的数值模拟方法根本无法满足下列研究的准确模拟：

①针对过流部件(如口环)的小尺寸改型对过流部件流动状态的影响。

②针对过流部件材料表面改性对过流部件抗磨损性能的影响。

③过流部件在实际两相流工况下的平均寿命的计算。

④过流部件在实际两相流工况下破坏状态与性能的关系。

上述研究内容目前只能通过实验方法进行研究，然而目前的流体机械试验台，几乎全部是以清水作为介质，研究叶轮形式对外特性的影响，其设计理念和研究方法与两相流研究大相径庭，需要针对性的设计在两相流流动状态下，满足如下要求的两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置：

①测试用介质为根据实际工况配置的非清水介质。

②针对性的测试两相流流动状态对过流部件的磨损，而不是传统意义上的测试扬程、效率等外特性。

③因为要测试不同表面材料改性、不同结构设计的过流部件，因此需要能够便捷的更换测试用的口环、前后盖板、叶轮等过流部件。

此外，为了能避免管路由于两相流中固体颗粒的侵蚀所受到的破坏对测试结果造成影响，因此管路需要合理排布，尽量缩短管路长度，同时，需要进行适当的表面强化。

发明内容

为了解决上述问题，通过试验方法准确测试两相流流动状态时过流部件的磨损特性，本发明提供了一种能够对复杂的两相流流体机械过流部件进行磨损性能测试的装置及测试方法，为两相流甚至多相流流体机械的设计提供依据。

本发明所述的两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置，其特征在于：包括用于待测试过流部件磨损性能的测试单元、为测试单元提供两相流介质的供液单元、盛装两相流介质的储液单元以及用于向测试单元内引入引出两相流介质的管路单元，所述供液单元的进水口通过管路单元与所述储液单元连通，所述供液单元的出水口管路单元与所述测试单元的进水口连通，所述测试单元的出水口通过管路单元与所述储液单元连通；所述供液单元包括第一支架、供液泵、供液电机、进液管以及出液管，所述供液泵和所述供液电机均固装在所述第一支架上，并且所述供液电机的输出轴通过第一联轴器与所述供液泵的驱动轴相连，所述供液泵的进水口通过进液管与所述储液单元管路连通，所述供液泵的出水口通过出液管与所述管路单元的进液口管路连通，其中所述进液管和所述出液管上均设有用于控制其管内液体流通的管路控制阀；所述供液泵的输电端、所述供液电机的输电端均与外界电源电连；

所述管路单元包括用于与供液单元出液管连通的第一连通管、用于供测试单元内液体进出的第二连通管、用于测定测试单元内压力的第三连通管、用于将测试单元内液体引入储液单元内的第四连通管以及用于测定测试单元内压力的测压表，所述第一连通管的一端与所述出液管的出液口管路连通，所述第一连通管的另一端通过三通分别与所述第二连通管一端、所述第四连通管的一端连通，所述第二连通管的另一端与所述测试单元的通液口连通，所述第四连通管的另一端引入储液单元内；测压表的进液口与测试单元的测压口连通，装在所述测试单元的测压口处的测压表出液口与所述第三连通管的一端连通，所述第三连通管的另一端同样引入储液单元内，并且所述第三连通管、所述第四连通管上均设有用于调控管内液体流动的控制阀；

所述测试单元包括端盖、第一机体、第二机体、连接轴、驱动电机以及第二支架，所述第一机体、第二机体以及驱动电机均固装在所述第二支架上，并且三者同轴布置；所述端盖的外部通过相应部件与所述调节单元的动作端相连，实现端盖的轴向移动，所述端盖的内壁沿其周向设有用于安装待测试口环的阶梯槽；所述第一机体两端沿其轴向各设有一个开放式的凹腔，分别为第一凹腔和第二凹腔，第一凹腔通过轴向通孔与第二凹腔连通，所述第一机体的上部侧壁设有能与第一凹腔连通的测压口，下部侧壁设有能与第一凹腔连通的通液口；端盖的内端面拆卸式密封固装在第一机体的第一凹腔处的端面上，其中端盖内端面处的开放式凹腔与第一机体的第一凹腔共同拼合成用于模拟两相流实际工况的试验腔；第二机体的内端面密封固装在第一机体的第二凹腔处的端面上，第二机体内端面处的开放式凹腔与第一机体的第二凹腔共同拼合成用于安装连接轴的安装腔；第二机体的外端部设有用于容纳润滑油的润滑腔，并且所述第二机体的上部设有能与润滑腔连通的注油孔，下部设有能与润滑腔连通的出油孔；所述连接轴的外端通过第二联轴器与固装在驱动电机相连，所述连接轴用于安装过流部件的内端从外向内依次沿轴向贯穿第二机体、第一机体的轴向通孔后伸入第一机体的第一凹腔内，并且连接轴与第二机体、轴向通孔密封转动连接，实现连接轴在驱动电机的驱动下以其自身中心轴为转轴的转动；所述驱动电机的输电端均与外界电源电连。

测试装置的拆卸式的端盖外部配装用于调节其轴向移动的括调节单元，所述调节单元包括丝杠、移动支撑件、手轮、导杆和丝杠移动平台，所述丝杠移动平台的上部设有两相对布置的安装板，所述导杆、丝杠水平架设在所述安装板之间，并且丝杠与安装板转动连接，所述丝杠的一端装有用于旋转丝杠的手轮，所述丝杠的螺纹段与所述移动支撑件螺接，所述移动支撑件作为调节单元的动作端安装测试单元的端盖，并且所述丝杠的轴线与所述测试单元的中轴线平行，实现端盖在移动支撑件控制下沿其自身中轴线的轴向移动。

所述轴向通孔与贯穿其内的连接轴之间增设密封装置，所述密封装置包括用于密封的填料、用于阻挡填料泄漏的密封件和用于限制连接轴轴向移动的密封端盖，密封件套设在轴向通孔与连接轴之间的间隙处，并且密封件的密封腔内填装用于密封的填料，填料与连接轴外壁直接接触；轴向通孔靠近第一机体的端部内壁设有用于限制密封件轴向移动的环形凸起，轴向通孔靠近第二机体的端部与插入其内的密封端盖密封螺接，并且轴向通孔的填料腔与所述第一机体的第一凹腔上内壁之间设有连通孔，通过在填料腔内引入两相流流体对密封装置进行降温。

所述连接轴的伸入第一凹腔内的部分设有用于与过流部件配合限制其周向转动的连接键，内端部螺接用于限制过流部件轴向移动的轴头螺母。

所述第二支架包括用于安装端盖的端盖支撑架、用于安装第一机体的第一机体支撑架、用于安装第二机体的第二机体支撑架，所述端盖固装在所述端盖支撑架上，并且所述端盖支撑架固装在所述调节装置的移动支撑件上；所述第一机体装在所述第一机体支撑架上，所述第二机体装在所述第二机体支撑架上，并且所述端盖、第一机体和第二机体同轴。

所述连接轴为阶梯轴，并且连接轴通过两个单列圆锥滚子轴承水平支撑在第二机体上，其中单列圆锥滚子轴承相对的两端面与连接轴的轴肩接触，单列圆锥滚子轴承相背离的两端面各配装一用于密封的轴承端盖，单列圆锥滚子轴承的外圈与第二机体固接，内圈与连接轴固接，连接轴的两端贯穿润滑腔、第二机体开放式凹腔后从第二机体的两端面以及相应的轴承端盖中伸出，实现连接轴与第二机体、轴承端盖的密封转动连接。

利用本发明所述的两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置进行的测试方法，包括以下步骤：

1)首先旋下端盖，摇动丝杠移动平台端部的手轮，使端盖随丝杠移动平台的移动支撑件沿端盖轴向移动至合适位置；

2)将待测的过流部件安装在连接轴的内端以及端盖的阶梯槽处，并将端盖归位；

3)将待测两相流介质调配至所需成分和比例后，注入储液单元，关死与测试单元的通液口与测压口连通的第二连通管、第三连通管处的控制阀，打开供液单元进液管上的管路控制阀，并启动供液单元的供液电机，灌满供液单元后，打开供液单元出液管处的管路控制阀，灌满测试单元；

4)关死供液单元进液管和出液管的管路控制阀，关闭供液电机，即完成了准备工作；

5)打开测试单元的驱动电机，使待测过流部件开始测试，达到预定时间或者测试单元的测压口处测压表测定值产生骤变时，停止试验，因为流体机械压力值骤变时，即意味着流体机械内部的过流部件产生磨损破坏而失效，对试验结束的过流部件进行采样，对样本进行电子显微镜分析表面形貌改变，通过X射线能谱对样本组分材料进行分析，并记录相关实验数据；

6)打开测试单元通液管、第三连通管上的控制阀，排空测试单元的试验腔室内的测试介质；

7)重复步骤1)～2)，更换改型或表面改性的待测过流部件，然后重复步骤3)～6)进行对比测试。

本发明的有益效果是：该装置适用研究范围广泛，可用于测量不同材料、表面改性、改型的口环、叶轮叶片及前后盖板的耐磨性能，操作简便，在对不同的试样进行试验时，绝大部分结构无需拆卸，拆卸部分拆装方便。该装置由供水单元提供水动力，测试单元只用于实验测试，但是由于模拟叶轮的存在，依旧会对输送介质做少量功，这对于模拟密封腔内部复杂的流场具有积极意义。

附图说明

图1：是两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置主视图；

图2：是两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置俯视图；

图3：是测试单元的主视图；

图4：是测试单元的俯视图；

图5：是测试单元的侧视图；

图6：是调节单元的主视图；

图7：是调节单元的前视图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置，包括用于待测试过流部件磨损性能的测试单元1、为测试单元提供两相流介质的供液单元2、盛装两相流介质的储液单元3以及用于向测试单元内引入引出两相流介质的管路单元4，所述供液单元2的进水口通过管路单元4与所述储液单元3连通，所述供液单元2的出水口管路单元与所述测试单元1的进水口连通，所述测试单元1的出水口通过管路单元4与所述储液单元3连通；

所述供液单元2包括第一支架21、供液泵22、供液电机23、进液管24以及出液管25，所述供液泵22和所述供液电机23均固装在所述第一支架21上，并且所述供液电机23的输出轴通过第一联轴器26与所述供液泵22的驱动轴相连，所述供液泵22的进水口通过进液管24与所述储液单元3管路连通，所述供液泵22的出水口通过出液管25与所述管路单元4的进液口管路连通，其中所述进液管24和所述出液管25上均设有用于控制其管内液体流通的管路控制阀，即进液管24上设有用于控制其内液体流动的进液管控制阀241，出液管25上设有用于控制其内液体流动的出液管控制阀251；供液单元不直接参与对过流部件的试验环节，供水系统的作用是为试验部分快速的灌满泵体和管路，因为装置的设计初衷是为了便捷准确的测试过流部件在两相流工况中的耐磨性能，所以为了能更好的提供试验环境，减少设备冗余带来的不便，所以测试部分的吸上能力有限，必须需要供水部分为测试部分提供最初的灌泵。所以，选用价格低廉易于装卸，功率适中的纸浆泵作为供水部分的流体机械，并配合相应的联轴器和电机，实现快速的灌泵，此处选择两相流纸浆泵。当测试单元充满两相流介质后，便可拧紧供液单元进液管以及供液单元与测试单元连通管路上的管路控制阀，使供液单元暂时脱离。

由于需要输送的介质为两相流介质所以供水系统的供液泵22应选择能够良好适应两相流流动状态的纸浆泵，两相流纸浆泵,采用了两相流理论中“相对抽吸、相对阻塞”的原理进行泵的水力设计，使泵过流部件的水力性能符合固液两相流动的规律，从而减少了浆体对过流部件的冲刷和磨损，大大提高了泵的工作效率和使用寿命；由于泵送两相流流体，不可避免的会导致一定的振动和冲击，所以在第一联轴器26和供液电机23的选择上，应该选择耐冲击、振动的型号，如滑块联轴器上的凹槽与中间滑块的凸榫可补偿两轴偏移，减少振动带来的影响和损害。所述管路单元4包括用于与供液单元出液管连通的第一连通管41、用于供测试单元内液体进出的第二连通管42、用于测定测试单元内压力的第三连通管43、用于将测试单元内液体引入储液单元内的第四连通管44以及用于测定测试单元内压力的测压表45，所述第一连通管41的一端与所述出液管25的出液口管路连通，所述第一连通管41的另一端通过三通分别与所述第二连通管42一端、所述第四连通管44的一端连通，所述第二连通管42的另一端与所述测试单元1的通液口连通，所述第四连通管44的另一端引入储液单元3内；测压表45的进液口与测试单元1的测压口连通，装在所述测试单元1的测压口处的测压表出液口与所述第三连通管43的一端连通，所述第三连通管43的另一端同样引入储液单元3内，并且所述第三连通管43、所述第四连通管44上均设有用于调控管内液体流动的控制阀，即第三连通管43上设有用于控制其内液体流动的第三连通管控制阀431，第四连通管44上设有用于控制其内液体流动的第四连通管控制阀441；由于输送的两相流状态的介质，管路表面需要进行一定的强化，以避免管路受到两相流的破坏和侵蚀引起测试数据的误差，如采用WC/Co符合陶瓷涂层或者HVOF技术结合纳米碳化物复合陶瓷可以在不改变基体用材的前提下，大幅度提高防腐、耐磨性及使用寿命；

所述测试单元1包括端盖11、第一机体12、第二机体13、连接轴14、驱动电机15以及第二支架16，所述第一机体12、第二机体13以及驱动电机15均固装在所述第二支架16上，并且三者同轴布置；所述端盖11的内壁沿其周向设有用于安装待测试口环5的阶梯槽；所述第一机体12两端沿其轴向各设有一个开放式的凹腔，分别为第一凹腔和第二凹腔，第一凹腔通过轴向通孔121与第二凹腔连通，所述第一机体12的上部侧壁设有能与第一凹腔连通的测压口122，下部侧壁设有能与第一凹腔连通的通液口123；端盖11的内端面通过相应螺栓拆卸式密封安装在第一机体12的第一凹腔处的端面上，其中端盖内端面处的开放式凹腔与第一机体的第一凹腔共同拼合成用于模拟两相流实际工况的试验腔124；第二机体13的内端面通过相应螺栓密封固装在第一机体12的第二凹腔处的端面上，第二机体13内端面处的开放式凹腔与第一机体的第二凹腔共同拼合成用于安装连接轴的安装腔131；第二机体13的外端部设有用于容纳润滑油的润滑腔132，并且所述第二机体13的上部设有能与润滑腔连通的注油孔133，下部设有能与润滑腔连通的出油孔134；所述连接轴14的外端通过第二联轴器141与固装在驱动电机15相连，所述连接轴14用于安装过流部件的内端从外向内依次沿轴向贯穿第二机体13、第一机体12的轴向通孔121后伸入第一机体12的第一凹腔内，并且连接轴14与第二机体13、轴向通孔121密封转动连接，实现连接轴14在驱动电机15的驱动下以其自身中心轴为转轴的转动。

储液单元3为用于储存两相流流体的储液箱，可以依据所需测试的实际工况调配成分及不同成分所占的比例，这与其他清水试验台有着本质的不同。储液箱中浸没三条水管，其中一条为供水单元的进液管，另两条属于管路单元，分别为用于与测试单元的测压口连通用于测压的第三连通管和用于向测试单元通液的第四连通管，测试单元的第三连通管安装有测压表。由于两相流中的固体颗粒也会对管路造成一定的损伤，为了减少管路因素对实验结果造成的干扰，对测试单元管路表面涂层以进行强化，可采用WC/Co符合陶瓷涂层，孔隙率极低，结合力≥75MPa，耐磨损性能是点镀硬铬的80倍，具有高抗锌蚀性能。

测试单元1的拆卸式的端盖外部配装用于调节其轴向移动的调节单元6，所述调节单元6包括丝杠61、移动支撑件62、手轮63、导杆64和丝杠移动平台65，所述丝杠移动平台65的上部设有两相对布置的安装板651，所述导杆64、丝杠61水平架设在所述安装板651之间，并且丝杠61与安装板651转动连接，所述丝杠61的一端装有用于旋转丝杠的手轮63，所述丝杠61的螺纹段与所述移动支撑件62螺接，所述移动支撑件62作为调节单元的动作端焊接测试单元的端盖11，并且所述丝杠61的轴线与所述测试单元1的中轴线平行，实现端盖11在移动支撑件62控制下沿其自身中轴线的轴向移动，以通过摇动端部的手轮来调节丝杆平台的左右移动，方便试样在实验过程中的拆卸更换。

所述轴向通孔121与贯穿其内的连接轴之间增设密封装置125，所述密封装置125包括用于密封的填料、用于阻挡填料泄漏的密封件和用于限制连接轴轴向移动的密封端盖127，密封件套设在轴向通孔与连接轴之间的间隙处，并且密封件的密封腔内填装用于密封的填料，填料与连接轴外壁直接接触；轴向通孔靠近第一机体的端部内壁设有用于限制密封件轴向移动的环形凸起，轴向通孔靠近第二机体的端部与插入其内的密封端盖密封螺接，并且轴向通孔121的填料腔与所述第一机体12的第一凹腔上内壁之间设有连通孔126，通过在填料腔内引入两相流流体对密封装置125进行降温。

所述连接轴14的伸入第一凹腔内的部分设有用于与过流部件配合限制其周向转动的连接键，内端部螺接用于限制过流部件轴向移动的轴头螺母142。

所述第二机体13通过螺栓与第一机体12相连，并主要起支撑固定连接轴的作用。在第二机体的壁面上加工有注油孔和出油孔，用于注入和清理润滑油，在机体的腔室两端分别有轴承和轴承端盖，用于固定支撑连接轴，轴承端盖与连接轴之间还有密封圈。轴承选用滚动轴承，因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。

所述端盖、第一机体、第二机体都配有相应的支撑悬架梁，这是因为由于测试装置中运行的是两相流介质，无可避免的将会产生较大的振动，多个支撑可以分摊冲击，维持稳定性。

所述第二支架16包括用于安装端盖的端盖支撑架161、用于安装第一机体的第一机体支撑架162、用于安装第二机体的第二机体支撑架163，所述端盖固装在所述端盖支撑架161上，并且所述端盖支撑架161焊接在所述调节装置的移动支撑件上；所述第一机体焊接在所述第一机体支撑架上，所述第二机体焊接在所述第二机体支撑架上，并且所述端盖、第一机体和第二机体同轴。

所述连接轴14为阶梯轴，并且连接轴通过两个单列圆锥滚子轴承143水平支撑在第二机体13上，其中单列圆锥滚子轴承相对的两端面与连接轴的轴肩接触，单列圆锥滚子轴承相背离的两端面各配装一用于密封的轴承端盖144，单列圆锥滚子轴承143的外圈与第二机体13固接，内圈与连接轴14固接，连接轴14的两端贯穿润滑腔、第二机体开放式凹腔后从第二机体的两端面以及相应的轴承端盖中伸出，实现连接轴与第二机体、轴承端盖的密封转动连接。

所述测试单元是测试流体机械过流部件磨损性能的核心，主要测试运用于输送固液两相流的流体机械的口环、叶轮组件7的前后盖板(71、72)和叶轮73等过流部件。所述试验腔形状与二层圆台类似，分为前腔和后腔，所述前腔是由端盖和第一机体通过螺栓连接形成的封闭腔体，内部通过阶梯槽和螺栓固定待测试的口环，端盖也焊接在端盖支撑架上，可以通过丝杠移动平台进行横向位移，后腔是由第一机体所形成圆柱形腔体，并由端盖和口环形成半封闭式，内部通过轴头螺母安装固定待测的叶轮(待测叶轮可以是闭式、半开式、开式，对应的测试中将包含或不包含对前后盖板的测试)，由于测试过程中要求模拟内部复杂的流场状态，并不需要模拟叶轮将水从水池中吸上，只需要其在工作过程中对内部流体做功，使内部流场紊乱，尽可能接近叶轮内部的流场状态，所以后腔直接与测试部分测压管和测试部分进出水管连接，而不是像泵等流体机械由进水管连接吸水室，再经由压水室输送介质进入出水管，这样设计的好处是：①极大的减少了管路的长度，由于测试两相流的管路需要适当强化表面以提升强度，所以精简管路可以降低成本和实验误差②可以通过测试部分进出水管快速灌满和排空整个测试部分腔体③测试部分运行时，测试部分进出水管和测压管阀门是关死的，减少测试过程中的能量耗费。此外，测试部分测压管并不是检测扬程大小的，而是当测的压力骤变时，便可判断测试腔体内的过流部件发生了一定的磨损破坏，作为非时间测量的标志。

所述测试部分的动力是由驱动电机和配合的第二联轴器传递给连接轴的，连接轴一端连接第二联轴器，另一端穿过第一机体、第二机体，伸入后腔，通过键槽与待测叶轮周向固定，以实现同轴转动，在配合不同尺寸的待测叶轮时，可以通过更换配合的轴套，这样可以避免更换连接轴引起的不必要的麻烦，在轴头加工出螺纹，旋上轴头螺母实现与待测叶轮的轴向固定，并配有垫片实现紧固和密封。第一机体与端盖共同构造出后腔结构，后腔也是通过第一机体上加工的通液口和测压口连通第二连通管和第三连通管(又可称为测压管)。同时，第一机体的另一端加工出螺栓孔已安装密封端盖，所述密封端盖与第一机体、轴共同形成安装密封装置的密封腔体，由于密封腔体内存在大于外部的压力，沿着轴会产生泄露，所以有必要设计密封装置，类似于离心泵中的轴封设计。轴封既能有效地阻止空气进入密封腔，也能阻止密封腔内的流体泄漏到空气中。在离心泵轴封设计中，常用的轴封种类有：①填料密封；②机械密封；③浮动密封。希望能够达到的要求：①密封安全可靠；②消耗功率低；③能够适应不同转速的转换状态。填料密封是一种传统的压盖密封。它靠压盖产生压紧力，从而压紧填料，迫使填料压紧在密封表面(轴的外表面和密封腔)上，产生密封效果的径向力，因而起密封作用。填料密封结构简单，操作维修方便，成本低廉，依其采用的填料形式分成软填料密封和硬填料密封，后者主要用于高压、高温高速下工作的机器设备。软填料密封构造简单并且容易更换，应用十分普遍，所以此处选用填料密封。

实施例2利用实施例1所述的两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置进行的测试方法，包括以下步骤：

1)端盖与第一机体连接的螺栓，摇动丝杠移动平台端部的手轮，使端盖随丝杠移动平台的移动支撑件沿端盖轴向移动至合适位置；如果测试腔内装有口环和叶轮，旋下口环与端盖连接的螺栓、测试单元轴头的螺母，更换待测试的口环和叶轮(如有需要则安装配合的轴套)；

2)将待测的过流部件安装在连接轴的内端以及端盖的阶梯槽处，依次安装好上述的轴头螺母、端盖与口环的连接螺栓后并将端盖归位固定；

3)将待测两相流介质调配至所需成分和比例后，注入储液单元，关死与测试单元的通液口与测压口连通的第二连通管、第三连通管处的控制阀，打开供液单元进液管上的管路控制阀，并启动供液单元的供液电机，灌满供液单元后，打开供液单元出液管处的管路控制阀，灌满测试单元；

4)关死供液单元进液管和出液管的管路控制阀，关闭供液电机，即完成了准备工作；

5)打开测试单元的驱动电机，使待测过流部件开始测试，达到预定时间或者测试单元的测压口处测压表测定值产生骤变时，停止试验，因为流体机械压力值骤变时，即意味着流体机械内部的过流部件产生磨损破坏而失效，对试验结束的过流部件进行采样，对样本进行电子显微镜分析表面形貌改变，通过X射线能谱对样本组分材料进行分析，并记录相关实验数据；

6)打开测试单元通液管、第三连通管上的控制阀，排空测试单元的试验腔室内的测试介质；

7)重复步骤1)～2)，更换改型或表面改性的待测过流部件，然后重复步骤3)～6)进行对比测试。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (7)

1.两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置，其特征在于：包括用于待测试过流部件磨损性能的测试单元、为测试单元提供两相流介质的供液单元、盛装两相流介质的储液单元以及用于向测试单元内引入引出两相流介质的管路单元，所述供液单元的进水口通过管路单元与所述储液单元连通，所述供液单元的出水口管路单元与所述测试单元的进水口连通，所述测试单元的出水口通过管路单元与所述储液单元连通；

所述供液单元包括第一支架、供液泵、供液电机、进液管以及出液管，所述供液泵和所述供液电机均固装在所述第一支架上，并且所述供液电机的输出轴通过第一联轴器与所述供液泵的驱动轴相连，所述供液泵的进水口通过进液管与所述储液单元管路连通，所述供液泵的出水口通过出液管与所述管路单元的进液口管路连通，其中所述进液管和所述出液管上均设有用于控制其管内液体流通的管路控制阀；所述供液泵的输电端、所述供液电机的输电端均与外界电源电连；

所述管路单元包括用于与供液单元出液管连通的第一连通管、用于供测试单元内液体进出的第二连通管、用于测定测试单元内压力的第三连通管、用于将测试单元内液体引入储液单元内的第四连通管以及用于测定测试单元内压力的测压表，所述第一连通管的一端与所述出液管的出液口管路连通，所述第一连通管的另一端通过三通分别与所述第二连通管一端、所述第四连通管的一端连通，所述第二连通管的另一端与所述测试单元的通液口连通，所述第四连通管的另一端引入储液单元内；测压表的进液口与测试单元的测压口连通，装在所述测试单元的测压口处的测压表出液口与所述第三连通管的一端连通，所述第三连通管的另一端同样引入储液单元内，并且所述第三连通管、所述第四连通管上均设有用于调控管内液体流动的控制阀；

所述测试单元包括端盖、第一机体、第二机体、连接轴、驱动电机以及第二支架，所述第一机体、第二机体以及驱动电机均固装在所述第二支架上，并且三者同轴布置；所述端盖的内壁沿其周向设有用于安装待测试口环的阶梯槽；所述第一机体两端沿其轴向各设有一个开放式的凹腔，分别为第一凹腔和第二凹腔，第一凹腔通过轴向通孔与第二凹腔连通，所述第一机体的上部侧壁设有能与第一凹腔连通的测压口，下部侧壁设有能与第一凹腔连通的通液口；端盖的内端面拆卸式密封固装在第一机体的第一凹腔处的端面上，其中端盖内端面处的开放式凹腔与第一机体的第一凹腔共同拼合成用于模拟两相流实际工况的试验腔；第二机体的内端面密封固装在第一机体的第二凹腔处的端面上，第二机体内端面处的开放式凹腔与第一机体的第二凹腔共同拼合成用于安装连接轴的安装腔；第二机体的外端部设有用于容纳润滑油的润滑腔，并且所述第二机体的上部设有能与润滑腔连通的注油孔，下部设有能与润滑腔连通的出油孔；所述连接轴的外端通过第二联轴器与固装在驱动电机相连，所述连接轴用于安装过流部件的内端从外向内依次沿轴向贯穿第二机体、第一机体的轴向通孔后伸入第一机体的第一凹腔内，并且连接轴与第二机体、轴向通孔密封转动连接，实现连接轴在驱动电机的驱动下以其自身中心轴为转轴的转动；所述驱动电机的输电端均与外界电源电连。

2.如权利要求1所述的一种两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置，其特征在于：测试装置的拆卸式的端盖外部配装用于调节其轴向移动的括调节单元，所述调节单元包括丝杠、移动支撑件、手轮、导杆和丝杠移动平台，所述丝杠移动平台的上部设有两相对布置的安装板，所述导杆、丝杠水平架设在所述安装板之间，并且丝杠与安装板转动连接，所述丝杠的一端装有用于旋转丝杠的手轮，所述丝杠的螺纹段与所述移动支撑件螺接，所述移动支撑件作为调节单元的动作端安装测试单元的端盖，并且所述丝杠的轴线与所述测试单元的中轴线平行，实现端盖在移动支撑件控制下沿其自身中轴线的轴向移动。

3.如权利要求1所述的一种两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置，其特征在于：所述轴向通孔与贯穿其内的连接轴之间增设密封装置，所述密封装置包括用于密封的填料、用于阻挡填料泄漏的密封件和用于限制连接轴轴向移动的密封端盖，密封件套设在轴向通孔与连接轴之间的间隙处，并且密封件的密封腔内填装用于密封的填料，填料与连接轴外壁直接接触；轴向通孔靠近第一机体的端部内壁设有用于限制密封件轴向移动的环形凸起，轴向通孔靠近第二机体的端部与插入其内的密封端盖密封螺接，并且轴向通孔的填料腔与所述第一机体的第一凹腔上内壁之间设有连通孔，通过在填料腔内引入两相流流体对密封装置进行降温。

4.如权利要求3所述的两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置，其特征在于：所述连接轴的伸入第一凹腔内的部分设有用于与过流部件配合限制其周向转动的连接键，内端部螺接用于限制过流部件轴向移动的轴头螺母。

5.如权利要求1所述的两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置，其特征在于：所述第二支架包括用于安装端盖的端盖支撑架、用于安装第一机体的第一机体支撑架、用于安装第二机体的第二机体支撑架，所述端盖固装在所述端盖支撑架上，并且所述端盖支撑架固装在所述调节装置的移动支撑件上；所述第一机体装在所述第一机体支撑架上，所述第二机体装在所述第二机体支撑架上，并且所述端盖、第一机体和第二机体同轴。

6.如权利要求4所述的两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置，其特征在于：所述连接轴为阶梯轴，并且连接轴通过两个单列圆锥滚子轴承水平支撑在第二机体上，其中单列圆锥滚子轴承相对的两端面与连接轴的轴肩接触，单列圆锥滚子轴承相背离的两端面各配装一用于密封的轴承端盖，单列圆锥滚子轴承的外圈与第二机体固接，内圈与连接轴固接，连接轴的两端贯穿润滑腔、第二机体开放式凹腔后从第二机体的两端面以及相应的轴承端盖中伸出，实现连接轴与第二机体、轴承端盖的密封转动连接。

7.利用权利要求1～6所述的两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置进行的测试方法，包括以下步骤：

1)首先旋下端盖，摇动丝杠移动平台端部的手轮，使端盖随丝杠移动平台的移动支撑件沿端盖轴向移动至合适位置；

2)将待测的过流部件安装在连接轴的内端以及端盖的阶梯槽处，并将端盖归位；

3)将待测两相流介质调配至所需成分和比例后，注入储液单元，关死与测试单元的通液口与测压口连通的第二连通管、第三连通管处的控制阀，打开供液单元进液管上的管路控制阀，并启动供液单元的供液电机，灌满供液单元后，打开供液单元出液管处的管路控制阀，灌满测试单元；

4)关死供液单元进液管和出液管的管路控制阀，关闭供液电机，即完成了准备工作；

5)打开测试单元的驱动电机，使待测过流部件开始测试，达到预定时间或者测试单元的测压口处测压表测定值产生骤变时，停止试验，记录相关实验数据；

6)打开测试单元通液管、第三连通管上的控制阀，排空测试单元的试验腔室内的测试介质；

7)重复步骤1)～2)，更换改型或表面改性的待测过流部件，然后重复步骤3)～6)进行对比测试。