CN108226388A - 一种燃机叶片涂层性能测试装置 - Google Patents
一种燃机叶片涂层性能测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108226388A CN108226388A CN201711153580.8A CN201711153580A CN108226388A CN 108226388 A CN108226388 A CN 108226388A CN 201711153580 A CN201711153580 A CN 201711153580A CN 108226388 A CN108226388 A CN 108226388A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shaft
- cylindrical shell
- gas
- blade
- chuck
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000012720 thermal barrier coating Substances 0.000 claims abstract description 18
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0096—Testing material properties on thin layers or coatings
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及燃气轮机领域，特指一种燃机叶片涂层性能测试装置。试验叶片安装在卡盘上，卡盘安装在第二转轴上并由锁紧螺母锁紧固定，第二转轴与封装盖固定在一起，封装盖通过螺钉锁紧与圆筒外壳固定，形成封闭工作腔，第一转轴通过联轴器与工作电机相连，由工作电机带动第一转轴转动，第二转轴通过齿轮变速箱与第一转轴相连，从而第二转轴获得第一转轴调节后的转速，继而带动试验叶片旋转，天然气和压缩空气经流量压力调节阀调节后通入火焰筒，并且在火焰筒中用电子点火枪点燃变成燃气通入工作腔，燃烧产生的气体经排气口排出，试验叶片在燃气中高速旋转，模拟热障涂层的实际工作环境，对热障涂层的工作性能进行测试。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机领域，特指燃气轮机涡轮叶片的热障涂层在燃气环境下的性能测试试验装置。
背景技术
热障涂层对航空发动机及燃气轮机的涡轮叶片而言至关重要，是使高温合金叶片基体免受高温氧化、腐蚀、磨损，起到隔热、提高发动机进口温度和发动机推重比作用的一种广泛使用的高温热防护涂层；一般燃气轮机叶片使用温度为960～1200℃，商用飞机燃烧室的燃气温度达1500℃；然而，目前应用于涡轮叶片的超强耐热合金的使用温度极限只有1100℃；通过材料本身的改进以及发动机结构的优化设计，燃气轮机的工作温度仍然超过高温合金甚至是单晶高温合金的耐热极限，进一步提高高温合金工作温度的潜力已十分有限；为满足燃气轮机工作环境对材料极其苛刻的性能要求，开发可靠的热障涂层制备及表征技术，可以有效提高发动机工作温度、延长其使用寿命；本发明提出一种热障涂层性能评价的试验装置，通过将混合燃烧的燃气通入工作腔，使用外部电机经过增速机构提速后带动试样在工作腔中高速旋转，从而模拟叶片的实际工况，以此来考察热障涂层在燃气环境下热腐蚀、界面结合力等性能。
发明内容
针对热障涂层在燃气的特殊工作环境下，发明了一种燃气环境下测试涂层性能的试验装置，利用本装置可以模拟热障涂层的实际工作环境，实现涂层在燃气环境下的性能测试。
一种燃机叶片涂层性能测试装置，其结构特征包括试验叶片，热电偶直型连接头，圆筒外壳，电子点火枪，流量调节阀，火焰筒，第二转轴，卡盘，锁紧螺母，封腔盖，齿轮变速箱，第一转轴，联轴器，电机，垫片，螺钉。
所述热障涂层喷涂在试验叶片上。
所述试验叶片有4片，沿圆周平均分布安装固定在卡盘上。
所述卡盘安装在第二转轴上，第二转轴一端加工成螺纹，通过锁紧螺母锁紧固定卡盘与第二转轴。
所述卡盘和第二转轴固定后一同置于圆筒外壳内，且卡盘、第二转轴与圆筒外壳保持同心同轴。
所述第二转轴作为试验叶片的动力装置，带动实验叶片在圆筒外壳内高速旋转；
所述圆筒外壳使用封腔盖封装，利用螺钉垫片将封腔盖锁紧在圆筒外壳上；
所述圆筒外壳与试验叶片之间形成空心工作腔；
所述圆筒外壳上加装热电偶直型连接头，以便使用热电偶实时测量工作腔内温度。
所述圆筒外壳加装排气口，及时排出工作腔内气体。
所述圆筒外壳加装进气口，进气口与火焰筒相连。
所述火焰筒一端嵌入圆筒外壳进气口与工作腔相连，一端通入天然气与压缩空气。
所述火焰筒一端加装气体流量压力调节阀，用于调节气体进气流量和工作腔压力。
所述火焰筒上加装点火装置，点燃通入工作腔中的气体。
所述工作电机通过联轴器与第一转轴相连带动第一转轴旋转。
所述第一转轴与第二转轴通过变速机构相连，调节第二转轴的转速，带动试验叶片在工作腔中旋转，模拟热障涂层实际工作环境，达到涂层性能测试目的。
本专利的优点在于：整体结构简单、设计简洁、成本低、容易实现。
附图说明
图1所述为试验装置的主体结构装配图的主视图。
图2所述为试验装置的主题结构装配图的左视图。
图3所述为卡盘、叶片、转轴装配图主视图。
图4所述为卡盘、叶片、转轴装配图左视图。
图5所述为试验装置工作腔封腔盖。
图中：1、试验叶片，2、热电偶直型连接头，3、圆筒外壳，4、电子点火枪，5、流量调节阀，6、火焰筒，7、第二转轴，8、卡盘，9、锁紧螺母，10、封腔盖，11、齿轮变速箱，12、第一转轴，13、联轴器，14、电机，15、垫片，16、螺钉；排气口301。
具体实施方式
为进一步充分了解本发明之目的、特征及效果，借由下述具体的实施方式，结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明一种燃机叶片涂层性能测试装置如图1、图2、图3、图4所示的具体包括试验叶片1，热电偶直型连接头2，圆筒外壳3，电子点火枪4，流量调节阀5，火焰筒6，第2转轴7，卡盘8，锁紧螺母9，封腔盖10，齿轮变速箱11，第一转轴12，联轴器13，电机14，垫片15，螺钉16。
所述热障涂层采用等离子体或超音速喷涂等方法喷涂在试验叶片1上，试验叶片1安装在卡盘8上，如图2所示，卡盘8安装在第二转轴7上并由锁紧螺母9锁紧固定，如图3所示，第二转轴与封装盖10固定在一起，封装盖10通过螺钉锁紧与圆筒外壳3固定，形成封闭工作腔，如图4所示，本发明装置中转轴为主动运动部件，第一转轴12通过联轴器13与工作电机14相连，由工作电机带动第一转轴12转动，第二转轴7通过齿轮变速箱与第一转轴12相连，从而第二转轴7获得第一转轴12调节后的转速，继而带动试验叶片1旋转，天然气和压缩空气经流量压力调节阀5调节后通入火焰筒6，并且在火焰筒中用电子点火枪4点燃变成燃气通入工作腔，燃烧产生的气体经排气口301排出，试验叶片在燃气中高速旋转，模拟热障涂层的实际工作环境，对热障涂层的工作性能进行测试。
实施实例1：
4片叶片的材料选用镍基高温合金，采用大气等离子喷涂工艺在叶片上喷涂热障涂层，将叶片安装在卡盘上，卡盘安装在转轴上，使用锁紧螺母将卡盘与转轴固定在一起，转轴与封腔盖固定，通过螺钉将封腔盖固定在圆筒外壳上，封腔盖与圆筒外壳之间形成密闭工作腔，卡盘、圆筒外壳、封腔盖和火焰筒的材料选用氧化铝，天然气和压缩空气通入火焰筒，通过流量压力控制阀控制通入工作腔的气体压力为2.0KPa，使用电子打火枪点燃，电机选用Y80M1-2电动机，其转速为2830r/min，变速箱传动比设置为2:1，使得叶片在工作腔中的工作转速为1415r/min，10分钟后关闭电机，然后通过自然冷却后将叶片取出，进行分析。
实施实例2：
本实施例中装置材料选用与操作过程通实施例1相同，将通入工作腔的气体压力调整为2.5KPa，电机仍选用Y80M1-2电动机，变速箱的传动比选用调整为1.5:1，使得试验叶片转速为1886r/min，20分钟后关闭电机，然后经过自然冷却后将叶片取出，进行分析。
Claims (6)
1.一种燃机叶片涂层性能测试装置，其特征在于：所述装置包括试验叶片，热电偶直型连接头，圆筒外壳，电子点火枪，流量调节阀，火焰筒，第二转轴，卡盘，封腔盖，齿轮变速箱，第一转轴，联轴器，电机；
所述试验叶片安装固定在卡盘上；
所述卡盘安装在第二转轴上，第二转轴一端加工成螺纹，通过锁紧螺母锁紧固定卡盘与第二转轴；
所述卡盘和第二转轴固定后一同置于圆筒外壳内，且卡盘、第二转轴与圆筒外壳保持同心同轴；
所述第二转轴作为试验叶片的动力装置，带动试验叶片在圆筒外壳内高速旋转；
所述圆筒外壳与试验叶片之间形成空心工作腔；
所述圆筒外壳上加装热电偶直型连接头，以便使用热电偶实时测量工作腔内温度；
所述圆筒外壳加装排气口，及时排出工作腔内气体；
所述圆筒外壳加装进气口，进气口与火焰筒相连；
所述火焰筒一端嵌入圆筒外壳进气口与工作腔相连，一端通入天然气与压缩空气；
所述火焰筒一端加装气体流量压力调节阀，用于调节气体进气流量和工作腔压力；
所述火焰筒上加装点火装置，点燃通入工作腔中的气体；
所述工作电机通过联轴器与第一转轴相连带动第一转轴旋转。
所述第一转轴与第二转轴通过变速机构相连，调节第二转轴的转速，带动试验叶片在工作腔中旋转，模拟热障涂层实际工作环境，达到涂层性能测试目的。
2.如权利要求1所述的一种燃机叶片涂层性能测试装置，其特征在于：试验叶片上喷涂有热障涂层。
3.如权利要求1所述的一种燃机叶片涂层性能测试装置，其特征在于：所述试验叶片有4片，沿圆周平均分布安装固定在卡盘上。
4.如权利要求1所述的一种燃机叶片涂层性能测试装置，其特征在于：所述圆筒外壳使用封腔盖封装，利用螺钉、垫片将封腔盖锁紧在圆筒外壳上。
5.如权利要求2所述的一种燃机叶片涂层性能测试装置，其特征在于：所述热障涂层采用等离子体或超音速喷涂等方法喷涂在试验叶片上。
6.如权利要求1所述的一种燃机叶片涂层性能测试装置，其特征在于：天然气和压缩空气经流量压力调节阀调节后通入火焰筒，并且在火焰筒中用电子点火枪点燃变成燃气通入工作腔，燃烧产生的气体经排气口排出，试验叶片在燃气中高速旋转，模拟热障涂层的实际工作环境，对热障涂层的工作性能进行测试。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711153580.8A CN108226388A (zh) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | 一种燃机叶片涂层性能测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711153580.8A CN108226388A (zh) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | 一种燃机叶片涂层性能测试装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108226388A true CN108226388A (zh) | 2018-06-29 |
Family
ID=62653358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711153580.8A Pending CN108226388A (zh) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | 一种燃机叶片涂层性能测试装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108226388A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109339868A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-02-15 | 湘潭大学 | 一种热障涂层服役工况模拟试验用涡轮模型 |
| CN109580410A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-05 | 湘潭大学 | 一种工作叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置及方法 |
| CN109855977A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-06-07 | 湘潭大学 | 一种涡轮叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置及方法 |
| CN110333052A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-10-15 | 武汉理工大学 | 高温旋转部件测试平台 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103091239A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-05-08 | 湘潭大学 | 一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置 |
| CN103091238A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-05-08 | 湘潭大学 | 一种热障涂层涡轮叶片动静态服役环境一体化的试验平台 |
| JP2013145144A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | コーティング層監視システム |
| CN104897714A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-09-09 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 燃机热障涂层高效热循环性能测试装置及其测试方法 |
| CN105823701A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-08-03 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种热障涂层热振模拟测试装置及测试方法 |
| CN106468641A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-03-01 | 北京航空航天大学 | 一种燃气环境下的热障涂层热‑机械疲劳试验装置 |
-
2017
- 2017-11-20 CN CN201711153580.8A patent/CN108226388A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013145144A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | コーティング層監視システム |
| CN103091239A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-05-08 | 湘潭大学 | 一种模拟和实时测试热障涂层气体腐蚀失效的试验装置 |
| CN103091238A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-05-08 | 湘潭大学 | 一种热障涂层涡轮叶片动静态服役环境一体化的试验平台 |
| CN104897714A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-09-09 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 燃机热障涂层高效热循环性能测试装置及其测试方法 |
| CN105823701A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-08-03 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种热障涂层热振模拟测试装置及测试方法 |
| CN106468641A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-03-01 | 北京航空航天大学 | 一种燃气环境下的热障涂层热‑机械疲劳试验装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109339868A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-02-15 | 湘潭大学 | 一种热障涂层服役工况模拟试验用涡轮模型 |
| CN109580410A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-05 | 湘潭大学 | 一种工作叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置及方法 |
| CN109855977A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-06-07 | 湘潭大学 | 一种涡轮叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置及方法 |
| CN109580410B (zh) * | 2018-12-10 | 2020-02-07 | 湘潭大学 | 一种工作叶片热障涂层服役载荷的等效加载装置及方法 |
| CN110333052A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-10-15 | 武汉理工大学 | 高温旋转部件测试平台 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108226388A (zh) | 一种燃机叶片涂层性能测试装置 | |
| US7841186B2 (en) | Inlet bleed heat and power augmentation for a gas turbine engine | |
| Kurz et al. | Gas turbine performance | |
| JP5150613B2 (ja) | タービン機関の燃焼器を制御する方法およびシステム | |
| EP3168428B1 (en) | A system and method of calibrating case cooling for a gas turbine engine | |
| JP2011027106A (ja) | ガスタービンエンジンの制御のための方法 | |
| KR101742030B1 (ko) | 다목적 터빈 성능시험 시스템 | |
| US10823085B2 (en) | High temperature disk conditioning system | |
| RU2013129550A (ru) | Работа в резервном режиме газовой турбины | |
| US20180347398A1 (en) | System and method for use of intercooler cooled fluid as bearing pressurization fluid source | |
| CN105588712B (zh) | 采用燃机压气机抽气的透平叶片冷却效果试验装置及方法 | |
| CN206092185U (zh) | 微型涡喷发动机的起动和供油系统 | |
| CN112326491A (zh) | 一种燃气轮机透平叶片热障涂层高温冲蚀测试装置及测试方法 | |
| Kurz et al. | Gas turbine performance-what makes the map? | |
| EP2959109B1 (en) | Gas turbine engine with rotor disk bore heating | |
| CN210269493U (zh) | 一种热障涂层热循环寿命测试系统 | |
| CN106704036B (zh) | 旋转式脉冲爆震发动机 | |
| US10760492B2 (en) | Cooling air architecture for compact size and performance improvement | |
| US11668206B1 (en) | Temperature gradient control system for a compressor casing | |
| US9617917B2 (en) | Flow control assembly and methods of assembling the same | |
| CN108487947B (zh) | 一种螺管转子风扇发动机 | |
| CN106017908A (zh) | 一种旋转透平流动与冷却试验装置和方法 | |
| US20200232577A1 (en) | Pressure regulating starter valve | |
| JP6106508B2 (ja) | 発電システムにおけるタービンエンジンを再調整するためのシステム及び方法 | |
| JP2015052319A (ja) | ガスタービンエンジンを冷却する方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180629 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |