CN109900579B - 实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置,由叶轮安装模块、腐蚀环境模拟模块、冲刷条件模拟模块、加速模块组成,腐蚀环境模拟模块的水箱中放置被测叶轮,并充满人工海水,被测叶轮安装在叶轮安装模块的安装轴上,并通过安装轴连接变频电机及变频驱动器,水箱内设置腐蚀环境模拟模块中对应被测叶轮的冲刷喷头,冲刷喷头依次通过冲刷条件模拟模块的流量计、收缩管段、整流装置、沙粒投入装置、调节阀连接循环水泵的输出口,循环水泵的输入口通过管道和过滤装置连接水箱底部出水口,循环水泵连接循环水泵变频电机及变频驱动器。本发明可模拟海水泵叶轮的真实工作环境,进行多种不同型号规格叶轮的冲刷腐蚀试验,评估叶轮的可靠性。

Description

实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置
技术领域
本发明涉及一种海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置,尤其是一种进行叶轮腐蚀因素分析以及叶轮加速腐蚀的试验装置。
背景技术
海洋装备技术的研究一直是各国一个焦点,海洋的勘测、海洋油气资源的开发、海洋救生、以及海军军事等都离不开海水液压技术。海水泵作为海水液压系统的关键动力部件,其寿命决定了整个海水液压系统的检修和使用周期。有统计结果表明,海水泵检修过程中有50%的概率会发生泵轴及叶轮腐蚀的现象,叶轮在使用约10-12个月后出现严重损坏。因此,开展通海水泵叶轮冲刷腐蚀作用机理研究,分析腐蚀作用的影响因素,寻求冲刷腐蚀的防护方法,延长海水设备的使用寿命具有重要意义。
我国十分重视海水腐蚀与防护研究,但是研究仅停留在材料本身上,对部件级别的海水腐蚀及防护还研究的较少,没有针对叶轮腐蚀的设备,更没有能够模拟叶轮腐蚀环境的专用设备。例如在文献《转子式动海水腐蚀试验装置设计研究》中研制了一种材料海水腐蚀试验装置,能够模拟船舶材料在海水环境中的工况,研究材料在海水中的腐蚀行为和规律,测定材料及防污涂层的腐蚀性能。但是材料腐蚀试验装置无法模拟叶轮的真实运行状态,无法确定海水冲刷腐蚀状态腐蚀的初始位置,对叶轮防护没有针对性的措施,对叶轮的制造和检测工艺没有针对性建议。
发明内容
针对以上问题,本发明提供一种实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置,真实模拟海水泵轮的工作环境,模拟海水成分、海水流速、海水冲刷角度、叶轮工作转速等参数对叶轮腐蚀行为的影响,利用加速腐蚀装置,缩减试验时间,为研究海水泵叶轮的腐蚀行为、寻求冲刷腐蚀的防护方法、提高叶轮的制造和防护工艺提供必要的支撑。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:一种实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置,由叶轮安装模块、腐蚀环境模拟模块、冲刷条件模拟模块、加速模块组成,其中,所述叶轮安装模块包括变频驱动器一、变频电机、安装轴;所述腐蚀环境模拟模块包括密封装置、水箱、冲刷喷头、排污阀;所述冲刷条件模拟模块包括流量计、收缩管段、整流装置、沙粒投入装置、调节阀、循环水泵、循环水泵变频电机、变频驱动器二、过滤装置,所述水箱中放置被测叶轮,并充满人工海水,所述被测叶轮安装在安装轴上,并通过安装轴连接变频电机及变频驱动器一,通过变频驱动器一改变驱动电机的转速实现被测叶轮不同运行状态;所述水箱内设置对应被测叶轮的冲刷喷头,所述冲刷喷头依次通过流量计、收缩管段、整流装置、沙粒投入装置、调节阀连接循环水泵的输出口,循环水泵的输入口通过管道和过滤装置连接水箱底部出水口,所述循环水泵连接循环水泵变频电机及变频驱动器二。
进一步,所述水箱下部内还设有加热电极,加热电极连接加热装置,水箱底部还设有排污阀。
进一步,所述被测叶轮通过键和叶轮螺栓与安装轴-固定连接,且安装轴-上增设辅助支撑轴承座-,用于保证运行过程中被测叶轮的稳定性。
进一步,所述水箱和安装轴-之间通过密封装置进行密封连接,防止试验时介质飞溅。
进一步,所述水箱内置温度传感器、液位显示器,用于实时显示水箱内介质状态。
进一步,所述冲刷喷头为拆卸部件,并可根据试验需求进行更换以改变冲刷角度。
本发明的有益效果是:
本发明可模拟海水泵叶轮的真实工作环境,进行多种不同型号规格叶轮的冲刷腐蚀试验,评估叶轮的可靠性。具体包括:
(1) 完成叶轮腐蚀影响因素分析。通过改变装置的运行参数,进行叶轮腐蚀条件的模拟,找出影响叶轮腐蚀行为的主要因素并采取有针对的防护措施。
(2) 完成叶轮腐蚀防护方法效果验证。通过观察装置中防腐涂层性能变化,评价工艺参数、材料参数、表面涂层等对叶轮抗腐蚀性能的影响。
(3) 完成加速腐蚀试验。通过装置中的加速腐蚀模块,进行叶轮加速腐蚀试验,缩短研究周期和降低研究费用。
附图说明
图1是本发明的实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置原理示意图;
图2是叶轮安装示意图;
图中:1、变频驱动器一, 2、变频电机 ,3-1、辅助支撑轴承座 ,3-2、安装轴 ,4、密封装置 ,5、水箱, 6、被测叶轮, 7、冲刷喷头, 8、流速计流量计 ,9、收缩管段 ,10、整流装置, 11、沙粒投入装置 ,12、调节阀 ,13、循环水泵, 14、循环水泵变频电机, 15、变频驱动器二 ,16、过滤装置 ,17、加热电极 ,18、排污阀 ,19、加热装置, 31、键 ,32,叶轮螺栓。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,一种实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置,由叶轮安装模块、腐蚀环境模拟模块、冲刷条件模拟模块、加速模块及相应的附属部件等组成。
其中,叶轮安装模块包括变频驱动器一1、变频电机2、辅助支撑轴承座3-1及安装轴3-2等。腐蚀环境模拟模块包括密封装置4、水箱5、被测叶轮6、冲刷喷头7、排污阀18等。冲刷条件模拟模块包括流速计流量计8、收缩管段9、整流装置10、沙粒投入装置11、调节阀12、循环水泵13、循环水泵变频电机14、变频驱动器二15、过滤装置16等。加速模块包括加热电极17、加热装置19等。
如图2所示,被测叶轮6通过键31和叶轮螺栓32固定在安装轴3-2上,为保证运行过程中被测叶轮6稳定性,增加辅助支撑轴承座3-1,被测叶轮6通过安装轴3-2与变频电机2相连,通过改变驱动电机2的转速实现被测叶轮6不同运行状态。
被测叶轮6放置在水箱5中,水箱5内置温度传感器、液位显示器等实时显示水箱内介质状态,水箱5和安装轴3-2之间通过密封装置4进行密封,防止试验时介质飞溅。
水箱5内设置对应被测叶轮6的冲刷喷头7,冲刷喷头7依次通过介质流速通过流速计流量计8、收缩管段9、整流装置10、沙粒投入装置11、调节阀12连接循环水泵13的输出口,循环水泵13的输入口通过管道和过滤装置16连接水箱5底部出水口,循环水泵13连接循环水泵变频电机14及变频驱动器二15。水箱5下部内还设有加热电极17,加热电极17连接加热装置19,水箱5底部还设有排污阀18。冲刷喷头7为拆卸部件,可根据试验需求进行更换以改变冲刷角度。水箱5中充满人工海水。
被测叶轮6的冲刷条件通过冲刷条件模拟模块改变,介质通过循环水泵13进行循环,通过调节阀12的开度和收缩管段9的调节,使介质具有较高的流速,模拟海水的高速冲刷状态。不同大小的沙粒通过沙粒投入装置11加入到试验管路中,模拟高速冲刷过程中沙粒对腐蚀的影响,沙粒经整流装置10进行混合及整流,充分混合于介质中。沙粒的大小及混合比例根据试验需求选择。介质流速通过流速计流量计8进行显示,根据试验需要进行调节。
被测叶轮6的加速腐蚀通过加热电极17、加热装置19实现,通过加热装置19将介质加热到指定温度,通过水箱5中内置的温度传感器实现介质温度的监控。
海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置可改变叶轮的转速、冲刷流速、冲刷角度、冲刷介质含沙量、冲刷温度等参数,分析叶轮冲刷腐蚀的主要影响因素,通过对叶轮的检查,确定叶轮冲刷腐蚀的初始部位,对腐蚀叶轮采取有针对性的防护措施。另外,该装置可进行叶轮腐蚀防护方法验证试验,评价工艺参数、材料参数、表面涂层等对叶轮抗腐蚀性能的影响。
海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置的实施方案如下:
(1)将被测叶轮6安装固定在辅助支撑轴承座3-1的安装轴3-2上。
(2)向水箱5中注入人工海水。
(3)开启加热装置19,将人工海水加热至指定温度。
(4)开启循环水泵13,水箱内介质循环。
(5)根据试验需要通过沙粒投入装置11向管路中加入一定质量沙粒。
(6)调节调节阀12开度,使流速计(流量计)8达到试验所需流速。
(7)开启变频电机2,使被测叶轮6达到试验所需转速,开始测叶轮6被测叶轮的冲刷试验。
(8)达到试验所需时间后,关闭变频电机2和循环水泵13,检查被测叶轮6状态,进行被测叶轮6腐蚀试验评价。

Claims (4)

1.一种实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置,由叶轮安装模块、腐蚀环境模拟模块、冲刷条件模拟模块、加速模块组成,其特征在于:所述叶轮安装模块包括变频驱动器一(1)、变频电机(2)、安装轴(3-2);所述腐蚀环境模拟模块包括密封装置(4)、水箱(5)、冲刷喷头(7)、排污阀(18);所述冲刷条件模拟模块包括流量计(8)、收缩管段(9)、整流装置(10)、沙粒投入装置(11)、调节阀(12)、循环水泵(13)、循环水泵变频电机(14)、变频驱动器二(15)、过滤装置(16),所述水箱(5)中放置被测叶轮(6),并充满人工海水,所述被测叶轮(6)安装在安装轴(3-2)上,并通过安装轴(3-2)连接变频电机(2)及变频驱动器一(1),通过变频驱动器一(1)改变变频电机(2)的转速实现被测叶轮(6)不同运行状态;所述水箱(5)内设置对应被测叶轮(6)的冲刷喷头(7),所述冲刷喷头(7)依次通过流量计(8)、收缩管段(9)、整流装置(10)、沙粒投入装置(11)、调节阀(12)连接循环水泵(13)的输出口,循环水泵(13)的输入口通过管道和过滤装置(16)连接水箱(5)底部出水口,所述循环水泵(13)连接循环水泵变频电机(14)及变频驱动器二(15);所述水箱(5)下部内还设有加速模块的加热电极(17),加热电极(17)连接加热装置(19),水箱(5)底部还设有排污阀(18);所述水箱(5)内置温度传感器、液位显示器,用于实时显示水箱内介质状态。
2.根据权利要求1所述的实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置,其特征在于:所述被测叶轮(6)通过键(31)和叶轮螺栓(32)与安装轴(3-2)固定连接,且安装轴(3-2)上增设辅助支撑轴承座(3-1),用于保证运行过程中被测叶轮(6)的稳定性。
3.根据权利要求1所述的实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置,其特征在于:所述水箱(5)和安装轴(3-2)之间通过密封装置(4)进行密封连接,防止试验时介质飞溅。
4.根据权利要求1所述的实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置,其特征在于:所述冲刷喷头(7)为拆卸部件,并可根据试验需求进行更换以改变冲刷角度。
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