CN114018201A - 一种测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置及方法,本发明设置角度可调的旋转喷嘴,并在旋转喷嘴的周边设置缺口部位替代件,通过旋转喷嘴将含沙水流喷射到缺口部位替代件上,模拟射流冲击缺口,可实现缺口磨损的测量;并且本发明可通过改变喷嘴角度、缺口部位替代件的安放位置和角度,确定不同情况对对缺口磨损的影响。

Description

一种测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置及方法
技术领域
本发明涉及一种测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置及方法,属于磨损测量领域。
背景技术
水斗缺口的排流作用可以防止水流撞击下一个水斗,保证转轮整体高效运行。然而,缺口处是受到水流质点撞击最严重的部位之一,也是最容易受到泥沙磨损的区域之一,尤其是当水流中含有石英砂、长石等坚硬的沙砾时,缺口材料就会因严重的磨损而失去光泽,进而出现孔隙,最终导致材料剥落。缺口处材料剥落不但会减小水斗内表面的受力面积,影响水斗出力曲线变化,还会影响机组运行时的稳定性,对电力生产造成一定的安全隐患,目前还没有针对冲击式水轮机水斗头部缺口磨损的测量方法。
发明内容
本发明提供了一种测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置及方法,解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置,包括旋转喷嘴和缺口部位替代件,缺口部位替代件设置在以旋转喷嘴为圆心的圆周上,旋转喷嘴为角度可调的旋转喷嘴;含沙水流通过旋转喷嘴喷射在缺口部位替代件上,模拟射流冲击缺口。
旋转喷嘴包括转轴和喷嘴,转轴在驱动装置的驱动下旋转,喷嘴通过角度调节装置固定在转轴侧壁上。
若喷嘴有多个,喷嘴沿圆周方向均匀分布在转轴侧壁上,并且喷嘴所在的圆周与缺口部位替代件所在的圆周在同一平面上。
缺口部位替代件为标准缺口部位替代件、第一种缺口部位替代件和第二种缺口部位替代件中的一种或多种;
其中,标准缺口部位替代件模拟标准缺口;
第一种缺口部位替代件与标准缺口部位替代件之间的差异为:安放角度不同;
第二种缺口部位替代件与标准缺口部位替代件的差异为:安放位置不同。
一种测量冲击式水轮机缺口磨损的方法,包括:
加工实验所需的缺口部位替代件,对缺口部位替代件称重、缺口深度测量和缺口轮廓线扫描;
组装测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置;
启动实验装置,使含沙水流通过旋转喷嘴喷射在缺口部位替代件上,每隔预设时间从实验装置中取出缺口部位替代件,对缺口部位替代件称重、缺口深度测量和缺口轮廓线扫描;
实验结束后,通过缺口部位替代件质量损失情况、缺口深度变化情况和缺口轮廓线变化情况,测量含沙水流对缺口的磨损。
通过调节旋转喷嘴的射流角度,确定不同射流角度对缺口磨损的影响。
若实验装置包括不同安放角度的缺口部位替代件,通过喷射不同安放角度的缺口部位替代件,确定不同安放角度对缺口磨损的影响。
若实验装置包括不同安放位置的缺口部位替代件,通过喷射不同安放位置的缺口部位替代件,确定不同安放位置对缺口磨损的影响。
本发明所达到的有益效果:本发明设置角度可调的旋转喷嘴,并在旋转喷嘴的周边设置缺口部位替代件,通过旋转喷嘴将含沙水流喷射到缺口部位替代件上,模拟射流冲击缺口,可实现缺口磨损的测量;并且本发明可通过改变喷嘴角度、缺口部位替代件的安放位置和角度,确定不同情况对对缺口磨损的影响。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图;
图2为不同射流角度示意图;
图3为不同安放位置示意图;
图4为不同安放角度示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示,一种测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置,包括旋转喷嘴和缺口部位替代件,缺口部位替代件通过支架固定在以旋转喷嘴为圆心的圆周上,旋转喷嘴为角度可调的旋转喷嘴;含沙水流通过旋转喷嘴喷射在缺口部位替代件上,模拟射流冲击缺口。
旋转喷嘴包括转轴和喷嘴,转轴在驱动装置(如电机)的驱动下旋转,喷嘴通过角度调节装置固定在转轴侧壁上,通过角度调节装置可改变喷嘴的射流方向,在实验时,如图2所示,通过调节旋转喷嘴的射流角度,确定不同射流角度对缺口磨损的影响。
喷嘴的数量可根据实际情况而定,若喷嘴有多个,喷嘴沿圆周方向均匀分布在转轴侧壁上,如图1中两两对称分布,并且喷嘴所在的圆周与缺口部位替代件所在的圆周在同一平面上;喷嘴旋转时,喷出的含沙水流喷射在缺口部位替代件上。
缺口部位替代件为异形金属缺口试件,具体结构根据缺口的结构制备,缺口部位替代件为标准缺口部位替代件、第一种缺口部位替代件和第二种缺口部位替代件中的一种或多种,具体数量可根据实际情况而定。其中,标准缺口部位替代件模拟标准缺口;第一种缺口部位替代件与标准缺口部位替代件之间的差异为:安放角度不同;第二种缺口部位替代件与标准缺口部位替代件的差异为:安放位置不同。
例如图1中,A1为标准缺口部位替代件,A2和A3为第一种缺口部位替代件,A4和A5为第二种缺口部位替代件。
在实验时,如图3所示,通过喷射A1、A4和A5,确定不同安放位置对缺口磨损的影响;如图4所示,通过喷射A1、A2和A3,确定不同安放角度对缺口磨损的影响。
上述装置设置角度可调的旋转喷嘴,并在旋转喷嘴的周边设置缺口部位替代件,通过旋转喷嘴将含沙水流喷射到缺口部位替代件上,模拟射流冲击缺口,可实现缺口磨损的测量;并且本发明可通过改变喷嘴角度、缺口部位替代件的安放位置和角度,确定不同情况对对缺口磨损的影响。
一种测量冲击式水轮机缺口磨损的方法,包括以下步骤:
1)加工实验所需的缺口部位替代件,对缺口部位替代件进行预处理、预清洗和干燥;
2)使用三维扫描装置扫描缺口部位替代件,并通过软件处理,得到缺口处的形状轮廓;
3)使用高精度的电子天平对缺口部位替代件进行称重,使用游标卡尺对缺口深度进行测量;
4)组装测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置;
3)启动实验装置,使含沙水流通过旋转喷嘴喷射在缺口部位替代件上,每隔预设时间从实验装置中取出缺口部位替代件,对缺口部位替代件称重、缺口深度测量和缺口轮廓线扫描;
4)实验结束后,通过缺口部位替代件质量损失情况、缺口深度变化情况和缺口轮廓线变化情况,测量含沙水流对缺口的磨损。
在实验中,可通过调节旋转喷嘴的射流角度,确定不同射流角度对缺口磨损的影响;若实验装置包括不同安放角度的缺口部位替代件,可通过喷射不同安放角度的缺口部位替代件,确定不同安放角度对缺口磨损的影响;若实验装置包括不同安放位置的缺口部位替代件,可通过喷射不同安放位置的缺口部位替代件,确定不同安放位置对缺口磨损的影响。
上述不同的缺口部位替代件,可以同时安装在实验装置中,一起进行实验,也可进行多轮实验,每轮实验分别安装不同的缺口部位替代件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置,其特征在于,包括旋转喷嘴和缺口部位替代件,缺口部位替代件设置在以旋转喷嘴为圆心的圆周上,旋转喷嘴为角度可调的旋转喷嘴;含沙水流通过旋转喷嘴喷射在缺口部位替代件上,模拟射流冲击缺口。
2.根据权利要求1所述的一种测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置,其特征在于,旋转喷嘴包括转轴和喷嘴,转轴在驱动装置的驱动下旋转,喷嘴通过角度调节装置固定在转轴侧壁上。
3.根据权利要求2所述的一种测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置,其特征在于,若喷嘴有多个,喷嘴沿圆周方向均匀分布在转轴侧壁上,并且喷嘴所在的圆周与缺口部位替代件所在的圆周在同一平面上。
4.根据权利要求1所述的一种测量冲击式水轮机缺口磨损的实验装置,其特征在于,缺口部位替代件为标准缺口部位替代件、第一种缺口部位替代件和第二种缺口部位替代件中的一种或多种;
其中,标准缺口部位替代件模拟标准缺口;
第一种缺口部位替代件与标准缺口部位替代件之间的差异为:安放角度不同;
第二种缺口部位替代件与标准缺口部位替代件的差异为:安放位置不同。
5.一种测量冲击式水轮机缺口磨损的方法,其特征在于,包括:
加工实验所需的缺口部位替代件,对缺口部位替代件称重、缺口深度测量和缺口轮廓线扫描;
组装权利要求1~4任意一项所述的实验装置;
启动实验装置,使含沙水流通过旋转喷嘴喷射在缺口部位替代件上,每隔预设时间从实验装置中取出缺口部位替代件,对缺口部位替代件称重、缺口深度测量和缺口轮廓线扫描;
实验结束后,通过缺口部位替代件质量损失情况、缺口深度变化情况和缺口轮廓线变化情况,测量含沙水流对缺口的磨损。
6.根据权利要求5所述的一种测量冲击式水轮机缺口磨损的方法,其特征在于,通过调节旋转喷嘴的射流角度,确定不同射流角度对缺口磨损的影响。
7.根据权利要求5所述的一种测量冲击式水轮机缺口磨损的方法,其特征在于,若实验装置包括不同安放角度的缺口部位替代件,通过喷射不同安放角度的缺口部位替代件,确定不同安放角度对缺口磨损的影响。
8.根据权利要求5所述的一种测量冲击式水轮机缺口磨损的方法,其特征在于,若实验装置包括不同安放位置的缺口部位替代件,通过喷射不同安放位置的缺口部位替代件,确定不同安放位置对缺口磨损的影响。
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