DE112019001755T5 - Experimentelles simulationstestsystem für den betriebszustand einerturbinenschaufel-wärmesperrbeschichtung - Google Patents

Experimentelles simulationstestsystem für den betriebszustand einerturbinenschaufel-wärmesperrbeschichtung Download PDF

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Yichun Zhou
Zhiyuan Liu
Wang Zhu
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Abstract

Ein experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung, umfassend eine Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand (1), eine Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung (2) und eine Erfassungsvorrichtung (3); wobei die Simulationsvorrichtung für den Betriebszustand (1) auf einer Seite einer zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung angeordnet und mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung verbunden ist, um den Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu simulieren; wobei die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung (2) auf der anderen Seite der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung angeordnet ist, um die Betriebsumgebung der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand zu simulieren; und wobei die Erfassungsvorrichtung (2) dazu verwendet wird, die bei der Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugten Schäden zu erfassen. Mit dem experimentellen Testsystem werden der Arbeitszustand und die Betriebsumgebung der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung simuliert, um den Schlüsselschadensparameter in einem Versagensprozess der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in Echtzeit zu überwachen und somit eine technische Unterstützung für die Prozessoptimierung und das unabhängige Design der Wärmesperrbeschichtung bereitzustellen.

Description

  • GEBIET DES GEBRAUCHSMUSTERGS
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Tests der HochdruckTurbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung für Flugtriebwerke, insbesondere ein experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Das Flugtriebwerk ist ein wichtiges Symbol für die nationale Kernwettbewerbsfähigkeit. Die Hochdruckturbinenschaufel ist in Hinsicht auf die Temperatur und die Last die anspruchsvollste Kernkomponente des Motors, sie stellt auch ein kurzes Brett dar, welches den Motor einschränkt, dazu besteht ein dringender Bedarf nach der Wärmeschutztechnologie. Unter den drei wichtigsten Wärmeschutztechnologien ist das Entwicklungspotential der Einkristall- und Kühlgasfolientechnologie sehr begrenzt. Die Wärmesperrbeschichtung wird allgemein als der praktischste Weg zur Erhöhung der Betriebstemperatur des Motors anerkannt. Die Luftfahrtmächte der Welt haben die Wärmesperrbeschichtung in wichtigen Förderungsplänen als Kerntechnologie aufgeführt. China hat auch die Wärmesperrbeschichtung als Schlüsseltechnologie aufgeführt, die für die Entwicklung fortschrittlicher Flugtriebwerke dringend benötigt ist.
  • Die für die Hochdruckturbinenschaufel verwendete Wärmesperrbeschichtung soll mit extrem rauen Betriebsumgebungen wie Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeitsgas-Thermoschock, Partikelerosion und Calciummagnesiumaluminiumsiliciumoxid (CMAS)-Korrosion konfrontiert sein, insbesondere sollen die Hochdruckrotor-Arbeitsschaufeln auch mit der Hochgeschwindigkeits-Rotationszentrifugalkraft und den Turbulenzen, Nachläufen, heißen Stellen und anderen Belastungen, die durch das Zusammenspiel von Hochgeschwindigkeitsrotation und Gas verursacht werden, konfrontiert sein, was zu einem äußerst schwierigen Abschälungsversagen von der Beschichtung führt, welches zu einem großen Engpass geworden ist, der die Entwicklung und Anwendung der Wärmesperrbeschichtung einschränkt. Die Untersuchung des Mechanismus des Abschälungsversagens der Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung stellt den Kern und den Schlüssel für die Verbesserung des Prozesses und die Optimierung des Designs dar. Es ist jedoch unrealistisch, dass diese Umgebungen auf herkömmlichen Zug-, Biege-, thermische Ermüdungs-, Thermoschock- und anderen experimentellen Verfahren basieren, und es erfordert viel Personal und finanzielle Ressourcen, um den tatsächlichen Motor zu testen, während die experimentellen Daten der Evolution von Schadensparametern während des Versagensprozesses auch verloren gehen. Aufgrund dessen ist es besonders wichtig, ein experimentelles Testgerät für die Betriebsbedingungen zu entwickeln.
  • Gegenwärtig wird in China und Ausländern eine große Menge an Arbeiten für die experimentellen Geräte für die Arbeitsbedingungen der Wärmesperrbeschichtung durchgeführt. Der Hauptfortschritt umfasst die folgenden Aspekte: erstens sind die Vorrichtungen zur Simulation von Hochtemperaturoxidation, thermischer Ermüdung und anderen Betriebszuständen, umfassend Hochtemperaturöfen, automatische Wärmezyklusöfen usw.; zweitens sind die experimentellen Geräte für den Betriebszustand, die hauptsächlich auf einem Gas-Thermoschock basieren, z.B. kann ein Hochdruckgassimulations- und Testgerät von NASA den Gasdurchsatz und den Arbeitsdruck simulieren, und ein vom Deutschen Nationalen Energieforschungszentrum entwickeltes Korrosionsgerät für die Wärmesperrbeschichtung kann die Hochtemperaturerosion, den Wärmeschock, die Temperaturgradienten und andere Betriebsumgebungen simulieren, ein Simulations- und Testgerät, das von der Universität Xiangtan in einem frühen Stadium entwickelt wurde, kann eine integrierte Simulation von Hochtemperatur-, Erosions- und CMAS-Korrosionsbetriebsumgebungen realisieren; drittens sind die experimentellen Simulationsgeräte für die Hochgeschwindigkeitsrotations-Zentrifugalkraft, z.B. verwendet die Universität für Luft- und Raumfahrt in Peking eine Materialprüfmaschine und eine elektrische Heizung, um den gemeinsamen Effekt von Hochgeschwindigkeitsrotations-Zentrifugalzugspannung und der Hochtemperaturbelastung der Wärmesperrbeschichtung zu simulieren. Die vom NLR in den Niederlanden und dem NRC Aviationsforschungszentrum in Kanada entwickelten Hochgeschwindigkeitsgasgeräte LCS-4B und LCS-4C sowie ein von der Universität Cincinnati in den USA entwickeltes dynamisches Simulationsgerät können primär die Simulation des Rotationszustandes realisieren. Aufgrund der Vertraulichkeit des Kerns bestehen jedoch kein schematisches Diagramm des Arbeitsprinzips und des spezifischen Strukturberichts. Bisher wird jedoch die gleichzeitige Simulation von Hochtemperatur-, Erosions-, CMAS-Korrosionsbetriebsumgebungen und einem Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand noch nicht realisiert, und die Erfassung des Versagensprozesses der Wärmesperrbeschichtung während dieses Simulationsexperiments wird auch nicht realisiert.
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine experimentelle Simulationstestvorrichtung für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu entwickeln, die eine gleichzeitige Simulation von Hochtemperatur-, Erosions-, CMAS-Korrosionsbetriebsumgebungen und dem Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand, eine gleichzeitige Erfassung der Wärmesperrbeschichtung der Führungsschaufeln und der Wärmesperrbeschichtung der Arbeitsschaufeln sowie zugleich eine Erfassung des Versagensprozesses der Wärmesperrbeschichtung der Turbinenschaufel in Echtzeit realisieren kann.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNGUNG
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Betriebsumgebung der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung simulieren und die Schlüsselschäden der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in Echtzeit erfassen kann.
  • Um das obige Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zur Verfügung, umfassend eine Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand, eine Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung und eine Erfassungsvorrichtung; wobei die Simulationsvorrichtung für den Betriebszustand auf einer Seite einer zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung angeordnet und mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung verbunden ist, um den Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu simulieren; wobei die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung auf der anderen Seite der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung angeordnet ist, um die Betriebsumgebung der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand zu simulieren; und wobei die Erfassungsvorrichtung dazu verwendet wird, die bei der Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugten Schäden zu erfassen.
  • Bevorzugt umfasst die Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand einen ersten Motor, eine Niedriggeschwindigkeitswelle, ein Getriebe und eine Hochgeschwindigkeitswelle, wobei der erste Motor mit einem Ende der Niedriggeschwindigkeitswelle verbunden ist und die Niedriggeschwindigkeitswelle zur Drehbewegung antreibt; und wobei in dem Getriebe ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad angeordnet sind, die miteinander in Eingriff stehen; und wobei der Radius des ersten Zahnrades größer als der Radius des zweiten Zahnrades ist, und wobei das andere Ende der Niedriggeschwindigkeitswelle mit dem ersten Zahnrad verbunden ist und das erste Zahnrad zur Drehung antreibt, und wobei das erste Zahnrad das zweite Zahnrad zur Drehung antreibt; und wobei das zweite Zahnrad mit einem Ende der Hochgeschwindigkeitswelle verbunden ist und die Hochgeschwindigkeitswelle zur Drehung antreibt; und wobei das andere Ende der Hochgeschwindigkeitswelle mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung verbunden ist und die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zur Hochgeschwindigkeitsrotation antreibt.
  • Bevorzugt umfasst die Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand einen Lastkompressor; wobei der Lastkompressor mit dem zweiten Zahnrad verbunden ist, um die während der Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung erzeugte Energie zu absorbieren, so dass sich die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung stabil dreht.
  • Bevorzugt umfasst die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung: eine Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung, die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Hochtemperatur-Arbeitszustand bereitzustellen; eine Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand, die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Erosionsarbeitszustand bereitzustellen; eine Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand, die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Korrosionsarbeitszustand bereitzustellen; eine Ladeeinrichtung für den Kühlungsarbeitszustand, die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Temperaturgradienten-Arbeitszustand zum Kühlen der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung bereitzustellen.
  • Bevorzugt umfasst die Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung einen Versorgungsteil der brennbaren Flüssigkeiten, einen Versorgungsteil von brennunterstützendem Gas und einen Sprühteil; wobei der Versorgungsteil der brennbaren Flüssigkeiten mit dem Eingabeende des Sprühteils verbunden ist, um die brennbaren Flüssigkeiten in den Sprühteil einzugeben; und wobei der Versorgungsteil von brennunterstützendem Gas mit dem Eingabeende des Sprühteils verbunden ist, um das brennunterstützende Gas in den Sprühteil einzugeben; und wobei das brennunterstützende Gas die Verbrennung der brennbaren Flüssigkeiten unterstützt; und wobei das Ausgabeende des Sprühteil mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung ausgerichtet ist, um das verbrannte Hochtemperaturgas auf die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu sprühen.
  • Bevorzugt umfasst die Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand einen Erosionspartikelspeicher, einen ersten Präzisionspulverförderer und einen zweiten Motor; wobei der Erosionspartikelspeicher die Erosionspartikel speichert; und wobei der erste Präzisionspulverförderer jeweils mit dem Erosionspartikelspeicher und dem Sprühteil verbunden ist, um die Erosionspartikel an den Sprühteil zu fördern und mit dem Hochtemperaturgas zu mischen; und wobei der zweite Motor mit dem ersten Präzisionspulverförderer elektrisch verbunden ist, um den Präzisionspulverförderer mit Strom zu versorgen; und wobei das Ausgabeende des Sprühteils mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung ausgerichtet ist, um das gemischte Hochtemperaturgas auf die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu sprühen.
  • Bevorzugt umfasst die Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand weiterhin eine erste Rohrleitung, einen ersten Durchflussregler und ein erstes Druckregelventil; wobei der erste Präzisionspulverförderer und der Sprühteil durch die erste Rohrleitung miteinander verbunden sind, und wobei an der ersten Rohrleitung der erste Durchflussregler und das erste Druckregelventil angeordnet sind, um den Durchfluss und den Druck der Förderung der Erosionspartikel jeweils zu steuern.
  • Bevorzugt umfasst die Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand einen Korrosionspartikelspeicher, einen zweiten Präzisionspulverförderer und einen dritten Motor; wobei der Korrosionspartikelspeicher die Korrosionspartikel speichert; und wobei der zweite Präzisionspulverförderer jeweils mit dem Korrosionspartikelspeicher und dem Sprühteil verbunden ist, um die Korrosionspartikel an den Sprühteil zu fördern und mit dem Hochtemperaturgas zu mischen; und wobei der dritte Motor mit dem zweiten Präzisionspulverförderer elektrisch verbunden ist, um den zweiten Präzisionspulverförderer mit Strom zu versorgen; und wobei das Ausgabeende des Sprühteils mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung ausgerichtet ist, um das gemischte Hochtemperaturgas auf die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu sprühen.
  • Bevorzugt umfasst die Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand weiterhin eine zweite Rohrleitung, einen zweiten Durchflussregler und ein zweites Druckregelventil; wobei der zweite Präzisionspulverförderer und der Sprühteil durch die zweite Rohrleitung miteinander verbunden sind; und wobei an der zweiten Rohrleitung der zweite Durchflussregler und das zweite Druckregelventil angeordnet sind, um den Durchfluss und den Druck der Förderung der Korrosionspartikel jeweils zu steuern.
  • Bevorzugt umfasst die Ladeeinrichtung für den Kühlungsarbeitszustand einen Luftkompressor, einen Lufterhitzer und einen vierten Motor; wobei der Luftkompressor mit dem Lufterhitzer verbunden ist, um die komprimierte Luft in den Lufterhitzer einzugeben; und wobei der vierte Motor mit dem Lufterhitzer elektrisch verbunden ist, um den Lufterhitzer mit Strom zu versorgen; und wobei die Lufterhitzer die durch den Luftkompressor komprimierte Luft erhitzt und diese an die Hochtemperaturteile einschließlich der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung und des Sprühteils eingibt.
  • Bevorzugt ist der Luftkompressor weiterhin mit der Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung verbunden, um ein brennunterstützendes Gas für die Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung bereitzustellen.
  • Bevorzugt ist der Lastkompressor mit dem Luftkompressor verbunden, um die absorbiere Energie an den Luftkompressor auszugeben.
  • Bevorzugt ist der Lastkompressor mit der Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung verbunden, um ein brennunterstützendes Gas für die Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung bereitzustellen.
  • Bevorzugt umfasst die Erfassungsvorrichtung: ein berührungsloses dreidimensionales Verformungstestmodul, welches dazu verwendet wird, ein Spannungsfeld, ein Dehnungsfeld und ein Verschiebungsfeld der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in Echtzeit zu erfassen; ein Temperaturtest- und Sammelmodul, welches dazu verwendet wird, die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung, die Umgebung der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung und die Temperatur der Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung in Echtzeit zu testen und zu sammeln; ein Hochgeschwindigkeits-CCD-Kameramodul, welches dazu verwendet wird, den Arbeitszustand der Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung aufzunehmen; ein akustisches Emissionserfassungssystemmodul, welches dazu verwendet wird, die im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugte Rissbildung und -initiierung in Echtzeit zu testen; ein Infraroterfassungssystemmodul, welches dazu verwendet wird, die im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugte Delaminierung der Grenzfläche in Echtzeit zu testen; ein komplexes Impedanzspektrum-Testmodul, welches dazu verwendet wird, die im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugte Grenzflächenoxidation und Beschichtungskorrosion in Echtzeit zu testen.
  • Bevorzugt umfasst das experimentelle Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung weiterhin eine Vielzahl von Versuchsmodellen für die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung.
  • Bevorzugt umfasst das experimentelle Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung weiterhin eine Experimentierkonsole; wobei die Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand, die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung, die Erfassungsvorrichtung und die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung jeweils auf der Experimentierkonsole angeordnet sind.
  • Bevorzugt umfasst das experimentelle Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung weiterhin eine Test-, Steuer- und Speichervorrichtung für die Versuchsparameter, wobei die Test-, Steuer- und Speichervorrichtung für die Versuchsparameter mit der Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand, der Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung und der Erfassungsvorrichtung verbunden ist, um die Testparameter und Testergebnisse der Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand, der Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung und der Erfassungsvorrichtung zu testen, steuern und speichern.
  • Bevorzugt umfasst das experimentelle Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung weiterhin eine Hilfsvorrichtung, welche die Hilfsfunktionen des Schutzes, der Antivibration, des Sicherheitsschutzes, der Abgas- und Partikelemission für die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung und das Experimentiergerät bereitstellt.
  • Die obigen technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung hat folgende vorteilhafte technische Effekte:
    • (1) die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung kann eine Vielzahl von Betriebsumgebungen der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung im Hochgeschwindigkeitsrotationszustand, einschließlich Hochtemperatur, Erosion und Korrosion, gleichzeitig simulieren, so dass die Last näher an den tatsächlichen Betriebsbedingungen der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung liegt und die gemessenen Werte genauer werden;
    • (2) die Erfassungsvorrichtung kann eine zerstörungsfreie Prüfung für die bei der Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugten Schäden durchführen, den Arbeitszustand der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in Echtzeit beherrschen, direkte experimentelle Daten für das Verständnis des Schadensmechanismus der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung und für die Leistungsbewertung bereitstellen und eine technische Unterstützung für die Prozessoptimierung und das unabhängige Design der Wärmesperrbeschichtung bieten;
    • (3) der Lastkompressor absorbiert die durch die Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung erzeugte Wärme, so dass sich die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung stabil dreht und die absorbierte Wärme an den Luftkompressor übertragen wird; oder der Lastkompressor ist mit der Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung verbunden, um ein brennunterstützendes Gas für die Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung bereitzustellen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Strukturansicht eines experimentellen Simulationstestsystems für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt eine schematische Strukturansicht eines ersten Versuchsmodells gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 3 zeigt eine schematische Strukturansicht eines zweiten Versuchsmodells gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand
    11
    Erster Motor
    12
    Niedriggeschwindigkeitswelle
    13
    Getriebe
    14
    Lastkompressor
    2
    Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung
    21
    Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung
    211
    Versorgungsteil der brennbaren Flüssigkeiten
    212
    Versorgungsteil von brennunterstützendem Gas
    213
    Sprühteil
    22
    Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand
    221
    Erosionspartikelspeicher
    222
    Erster Präzisionspulverförderer
    223
    Zweiter Motor
    224
    Erste Rohrleitung
    225
    Erster Durchflussregler
    226
    Erstes Druckregelventil
    23
    Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand
    231
    Korrosionspartikelspeicher
    232
    Zweiter Präzisionspulverförderer
    233
    Dritter Motor
    234
    Zweite Rohrleitung
    235
    Zweiter Durchflussregler
    236
    Zweites Druckregelventil
    24
    Ladeeinrichtung für den Kühlungsarbeitszustand
    241
    Luftkompressor
    242
    Lufterhitzer
    243
    Vierter Motor
    3
    Erfassungsvorrichtung
    31
    Berührungsloses dreidimensionales Verformungstestmodul
    32
    Temperaturtest- und Sammelmodul
    33
    Hochgeschwindigkeits-CCD-Kameramodul
    34
    Akustisches Emissionserfassungssystemmodul
    35
    Infraroterfassungssystemmodul
    36
    Komplexes Impedanzspektrum-Testmodul
    4
    Experimentierkonsole
    41
    Prüfkammer
    51
    Hardwareschutzeinrichtung
    52
    Antivibrationseinrichtung
    53
    Wasserkühleinrichtung
    54
    Abgas- und Partikelemissionseinrichtung
    6
    Versuchsmodell
    61
    Turbinenscheibe
    62
    Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung
    63
    Nabe
    64
    Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung
    65
    Spoiler
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGUNG
  • Im Zusammenhang mit ausführlichen Ausführungsformen und Figuren wird die vorliegende Erfindung im Folgenden näher erläutert, damit das Ziel, die technischen Lösungen und die Vorteile der vorliegenden Erfindung klarer werden. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die folgende Erläuterung nur beispielhaft ist, darauf ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt. Darüber hinaus wird die Erläuterung der allgemein bekannten Struktur und Technik in der folgenden Beschreibung weggelassen, um ein unnötiges Verwechseln der Begriffe der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
  • In der folgenden Erläuterung handelt es sich bei der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung um eine Turbinenschaufel, deren Äußere mit einer Wärmesperrbeschichtung beschichtet ist, wobei es sich bei der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung um eine Arbeitsschaufel handelt, deren Äußere mit einer Wärmesperrbeschichtung beschichtet ist, und wobei es sich bei der Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung um eine Führungsschaufel handelt, deren Äußere mit einer Wärmesperrbeschichtung beschichtet ist.
  • 1 zeigt eine schematische Strukturansicht eines experimentellen Simulationstestsystems für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 1 dargestellt, stellt die vorliegende Erfindung ein experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zur Verfügung, umfassend eine Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand 1, eine Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung 2 und eine Erfassungsvorrichtung 3; wobei die Simulationsvorrichtung für den Betriebszustand 1 auf einer Seite einer zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung angeordnet und mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung verbunden ist, um den Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu simulieren; wobei die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung 2 auf der anderen Seite der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung angeordnet ist, um die Betriebsumgebung der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand zu simulieren; und wobei die Erfassungsvorrichtung 3 dazu verwendet wird, die bei der Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugten Schäden zu erfassen. Durch die Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand 1, die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung 2 und die Erfassungsvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung werden der Arbeitszustand und die Betriebsumgebung zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung simuliert und in Echtzeit erfasst, um den Schlüsselschadensparameter in einem Versagensprozess der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in Echtzeit zu überwachen und somit eine technische Unterstützung für die Prozessoptimierung und das unabhängige Design der Wärmesperrbeschichtung bereitzustellen.
  • Insbesondere umfasst die Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand 1 einen ersten Motor 11, eine Niedriggeschwindigkeitswelle 12, ein Getriebe 13 und eine Hochgeschwindigkeitswelle; wobei der erste Motor 11 mit einem Ende der Niedriggeschwindigkeitswelle 12 verbunden ist und die Niedriggeschwindigkeitswelle 12 zur Drehbewegung antreibt; und wobei in dem Getriebe 13 ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad angeordnet sind, die miteinander in Eingriff stehen; und wobei der Radius des ersten Zahnrades größer als der Radius des zweiten Zahnrades ist, und wobei das andere Ende der Niedriggeschwindigkeitswelle 12 mit dem ersten Zahnrad verbunden ist und das erste Zahnrad zur Drehung antreibt, und wobei das erste Zahnrad das zweite Zahnrad zur Drehung antreibt; und wobei das zweite Zahnrad mit einem Ende der Hochgeschwindigkeitswelle verbunden ist und die Hochgeschwindigkeitswelle zur Drehung antreibt; und wobei das andere Ende der Hochgeschwindigkeitswelle mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung verbunden ist und die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zur Hochgeschwindigkeitsrotation antreibt. Der erste Motor 11 stellt für die Drehung der Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand 1 und der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung die Antriebskraft bereit und beschleunigt in dem Prozess, dass das Drehmoment durch die Niedriggeschwindigkeitswelle 12, das Getriebe 13 und die Hochgeschwindigkeitswelle übertragen wird, die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung, so dass die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung bei hoher Geschwindigkeit rotiert, um die Anforderung an die Drehzahl zu erfüllen.
  • Bevorzugt umfasst die Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand 1 einen Lastkompressor 14; wobei der Lastkompressor 14 mit dem zweiten Zahnrad verbunden ist, um die während der Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung erzeugte Energie zu absorbieren, so dass sich die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung stabil dreht.
  • Insbesondere umfasst die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung 2: eine Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung, die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Hochtemperatur-Arbeitszustand bereitzustellen; eine Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand 22, die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Erosionsarbeitszustand bereitzustellen; eine Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand, die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Korrosionsarbeitszustand bereitzustellen; eine Ladeeinrichtung für den Kühlungsarbeitszustand 24, die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Temperaturgradienten-Arbeitszustand zum Kühlen der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung bereitzustellen. Die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung 2 kann gleichzeitig die Betriebsumgebung der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung bei der Hochgeschwindigkeitsrotation, einschließlich der hohen Temperatur, Erosion und Korrosion, simulieren, darüber hinaus kann sie die Betriebsumgebung des Temperaturgradienten-Arbeitszustandes simulieren und den Versagensmechanismus der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung bei unterschiedlicher Temperatur erfassen, um eine technische Unterstützung für die Prozessoptimierung und das unabhängige Design der Wärmesperrbeschichtung bereitzustellen.
  • Insbesondere umfasst die Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung einen Versorgungsteil der brennbaren Flüssigkeiten 211, einen Versorgungsteil von brennunterstützendem Gas 212 und einen Sprühteil 213; wobei der Versorgungsteil der brennbaren Flüssigkeiten 211 mit dem Eingabeende des Sprühteils 213 verbunden ist, um die brennbaren Flüssigkeiten in den Sprühteil 213 einzugeben; und wobei der Versorgungsteil von brennunterstützendem Gas 212 mit dem Eingabeende des Sprühteils 213 verbunden ist, um das brennunterstützende Gas in den Sprühteil 213 einzugeben; und wobei das brennunterstützende Gas die Verbrennung der brennbaren Flüssigkeiten unterstützt; und wobei das Ausgabeende des Sprühteil 213 mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung ausgerichtet ist, um das verbrannte Hochtemperaturgas auf die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu sprühen. Dadurch wird eine Betriebsumgebung hoher Temperatur für die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung bereitgestellt.
  • Insbesondere umfasst die Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand 22 einen Erosionspartikelspeicher 221, einen ersten Präzisionspulverförderer 222 und einen zweiten Motor; wobei der Erosionspartikelspeicher 221 die Erosionspartikel speichert; und wobei der erste Präzisionspulverförderer 222 jeweils mit dem Erosionspartikelspeicher 221 und dem Sprühteil 213 verbunden ist, um die Erosionspartikel an den Sprühteil 213 zu fördern und mit dem Hochtemperaturgas zu mischen; und wobei der zweite Motor mit dem ersten Präzisionspulverförderer 222 elektrisch verbunden ist, um den Präzisionspulverförderer mit Strom zu versorgen; und wobei das Ausgabeende des Sprühteils 213 mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung ausgerichtet ist, um das gemischte Hochtemperaturgas auf die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu sprühen.
  • Bevorzugt umfasst die Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand 22 weiterhin eine erste Rohrleitung 224, einen ersten Durchflussregler und ein erstes Druckregelventil; wobei der erste Präzisionspulverförderer 222 und der Sprühteil 213 durch die erste Rohrleitung 224 miteinander verbunden sind; und wobei an der ersten Rohrleitung 224 der erste Durchflussregler und das erste Druckregelventil angeordnet sind, um den Durchfluss und den Druck der Förderung der Erosionspartikel jeweils zu steuern. Dadurch kann der Versagensmechanismus in der Erosionsbetriebsumgebung zum verschiedenen Grad erfasst werden, um eine technische Unterstützung für die Prozessoptimierung und das unabhängige Design der Wärmesperrbeschichtung bereitzustellen.
  • Insbesondere umfasst die Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand einen Korrosionspartikelspeicher, einen zweiten Präzisionspulverförderer 232 und einen dritten Motor; wobei der Korrosionspartikelspeicher die Korrosionspartikel speichert; und wobei der zweite Präzisionspulverförderer 232 jeweils mit dem Korrosionspartikelspeicher und dem Sprühteil 213 verbunden ist, um die Korrosionspartikel an den Sprühteil 213 zu fördern und mit dem Hochtemperaturgas zu mischen; und wobei der dritte Motor mit dem zweiten Präzisionspulverförderer 232 elektrisch verbunden ist, um den zweiten Präzisionspulverförderer 232 mit Strom zu versorgen; und wobei das Ausgabeende des Sprühteils 213 mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung ausgerichtet ist, um das gemischte Hochtemperaturgas auf die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu sprühen.
  • Bevorzugt umfasst die Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand weiterhin eine zweite Rohrleitung 234, einen zweiten Durchflussregler 235 und ein zweites Druckregelventil 236; wobei der zweite Präzisionspulverförderer 232 und der Sprühteil 213 durch die zweite Rohrleitung 234 miteinander verbunden sind; und wobei an der zweiten Rohrleitung 234 der zweite Durchflussregler 235 und das zweite Druckregelventil 236 angeordnet sind, um den Durchfluss und den Druck der Förderung der Korrosionspartikel jeweils zu steuern. Dadurch kann der Versagensmechanismus in der Korrosionsbetriebsumgebung zum verschiedenen Grad erfasst werden, um eine technische Unterstützung für die Prozessoptimierung und das unabhängige Design der Wärmesperrbeschichtung bereitzustellen.
  • Insbesondere umfasst die Ladeeinrichtung für den Kühlungsarbeitszustand 24 einen Luftkompressor 241, einen Lufterhitzer 242 und einen vierten Motor 243; wobei der Luftkompressor 241 mit dem Lufterhitzer 242 verbunden ist, um die komprimierte Luft in den Lufterhitzer 242 einzugeben; und wobei der vierte Motor 243 mit dem Lufterhitzer 242 elektrisch verbunden ist, um den Lufterhitzer 242 mit Strom zu versorgen; und wobei die Lufterhitzer 242 die durch den Luftkompressor 241 komprimierte Luft erhitzt und diese an die Hochtemperaturteile einschließlich der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung und des Sprühteils 213 eingibt.
  • Bevorzugt ist der Luftkompressor 241 weiterhin mit der Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung, insbesondere mit dem Versorgungsteil der brennbaren Flüssigkeiten 211, verbunden, wobei die durch den Luftkompressor 241 erzeugte Druckluft die Verbrennung der brennbaren Flüssigkeiten unterstützt oder mit dem Versorgungsteil von brennunterstützendem Gas 212 gemischt wird und dann die Verbrennung der brennbaren Flüssigkeiten unterstützt.
  • Bevorzugt ist der Lastkompressor 14 mit dem Luftkompressor 241 verbunden, um die absorbiere Energie an den Luftkompressor 241 auszugeben und den Luftkompressor 241 zum Betrieb antreibt.
  • Insbesondere umfasst die Erfassungsvorrichtung 3: ein berührungsloses dreidimensionales Verformungstestmodul 31, welches dazu verwendet wird, ein Spannungsfeld, ein Dehnungsfeld und ein Verschiebungsfeld der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in Echtzeit zu erfassen; ein Temperaturtest- und Sammelmodul 32, welches dazu verwendet wird, die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung, die Umgebung der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung und die Temperatur der Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung 2 in Echtzeit zu testen und zu sammeln; ein Hochgeschwindigkeits-CCD-Kameramodul 33, welches dazu verwendet wird, den Arbeitszustand der Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung aufzunehmen; ein akustisches Emissionserfassungssystemmodul 34, welches dazu verwendet wird, die im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugte Rissbildung und -initiierung in Echtzeit zu testen; ein akustische Emissionserfassungssystemmodul 35, welches dazu verwendet wird, die im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugte Delaminierung der Grenzfläche in Echtzeit zu testen; ein komplexes Impedanzspektrum-Testmodul 36, welches dazu verwendet wird, die im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugte Grenzflächenoxidation und Beschichtungskorrosion in Echtzeit zu testen. Die oben geschilderten Erfassungsmodule können in der Nähe von der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung angeordnet sein, so dass die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung sich in dem Erfassungsbereich der Erfassungsvorrichtung 3 befindet.
  • Bevorzugt ist das berührungslose dreidimensionale Verformungstestmodul 31 ein berührungsloses dreidimensionales ARAMIS-Online-Verformungsmessmodul, das von der deutschen Firma GOM hergestellt wird und dazu verwendet wird, die dreidimensionale Verformung einer Probe der Wärmesperrbeschichtung zu messen. Das Temperaturtest- und Sammelmodul32 weist zwei allgemeine Schemen auf, von denen eines das Sammeln durch ein Thermoelement und das andere die Verwendung eines Infrarot-Thermometers ist. Das Thermoelement verwendet ein Platin- und Rhodium-Thermoelement vom Typ B von 1600°C. Wie in 1 dargestellt, wird ein Verfahren mit der Anordnung eines Thermoelements verwendet. Das Hochgeschwindigkeits-CCD-Kameramodul 33 ist ein AVT Manta G-504-Hochgeschwindigkeitskamerasystem, das von der deutschen Firma AVT hergestellt und zum Messen der Oberflächentopographie der Probe der Wärmesperrbeschichtung verwendet wird. Das akustische Emissionserfassungsmodul ist ein Schallemissionsinstrument vom Typ PCI-II, das von der amerikanischen Firma PAC hergestellt und zum Testen des Prozesses der Rissbildung und -initiierung der Wärmesperrbeschichtung verwendet wird. Das Infraroterfassungsmodul ist ein Infraroterfassungssystem vom Typ FLIR GF309, das von der amerikanischen Firma Flier hergestellt und zum Erfassen der Delaminierung der Grenzfläche der Wärmesperrbeschichtung verwendet wird. Das komplexe Impedanzspektrum-Testmodul 36 ist ein 1260+1287-Testsystem, das von British Power Transmission Corporation hergestellt und zum Testen der Grenzflächenoxidation und Beschichtungskorrosion der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung verwendet wird.
  • Insbesondere umfasst das experimentelle Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung weiterhin eine Experimentierkonsole 4; wobei die Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand 1, die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung 2, die Erfassungsvorrichtung 3 und die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung jeweils auf der Experimentierkonsole 4 angeordnet sind.
  • Bevorzugt umfasst das experimentelle Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung weiterhin eine Test-, Steuer- und Speichervorrichtung für die Versuchsparameter, wobei die Test-, Steuer- und Speichervorrichtung für die Versuchsparameter mit der Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand 1, der Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung 2 und der Erfassungsvorrichtung 3 verbunden ist, um die Testparameter und Testergebnisse der Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand 1, der Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung 2 und der Erfassungsvorrichtung 3 zu testen, steuern und speichern.
  • Bevorzugt umfasst das experimentelle Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung weiterhin eine Hilfsvorrichtung, welche die Hilfsfunktionen des Schutzes, der Antivibration, des Sicherheitsschutzes, der Abgas- und Partikelemission für die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung und das Experimentiergerät bereitstellt.
  • Bevorzugt umfasst das Hilfssystem: eine Hardwareschutzeinrichtung 51, die dazu verwendet wird, die experimentellen Geräte zu schützen; eine Antivibrationseinrichtung 52, die dazu verwendet wird, die Auswirkung einer versehentlichen Vibration auf den Versuchstest zu verhindern; eine Wasserkühleinrichtung 53, die dazu verwendet wird, die Geräte zu kühlen; und eine Abgas- und Partikelemissionseinrichtung54, die dazu verwendet wird, das Abgas und die Partikel nach dem Versuch abzulassen.
  • Insbesondere umfasst die Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung eine Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 und eine Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64, deshalb wird die Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in zwei Versuchsmodelle für die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung unterteilt, um die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 und die Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 jeweils zu erfassen, im Folgenden wird es jeweils erläutert.
  • Die zwei Strukturen des Versuchsmodells sind jeweils wie folgt:
    • wie in 2 dargestellt, umfasst das erste Versuchsmodell eine Turbinenscheibe, eine Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62, eine Nabe 63 und eine Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64; wobei an dem Ausgabeende de ersten Motors 11 die Turbinenscheibe installiert ist, und wobei an dem Rand der Turbinenscheibe die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 angeordnet ist, und wobei die Nabe 63 auf einer dem ersten Motor 11 abgewandten Seite der Turbinenscheibe angeordnet und parallel zu der Turbinenscheibe ausgerichtet ist, und wobei die Nabe 63 ringförmig ausgebildet ist, und wobei an der Innenkante der Nabe 63 die Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 angeordnet ist.
  • Der Hochtemperaturflammen-Auslass des Sprühteils 213 ist auf einer der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 abgewandten Seite der Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 angeordnet und auf die Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 und die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 gerichtet.
  • Bei der Verwendung wird der erste Motor 11 gestartet, um die Turbinenscheibe und die daran befindliche Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 zur Hochgeschwindigkeitsrotation anzutreiben; gleichzeitig wird der Sprühteil 213 gestartet, um die Hochtemperaturflammen auf die Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 und die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 zu sprühen. Jetzt kann durch eine Prüfvorrichtung die stationäre Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 getestet werden, um die Leistung der Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 zu analysieren.
  • Wie in 3 dargestellt, umfasst das zweite Versuchsmodell eine Turbinenscheibe, eine Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 und einen Spoiler 65, wobei an dem Rand der Turbinenscheibe die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 angeordnet ist, und wobei der Spoiler 65 und die Turbinenscheibe zueinander parallel ausgerichtet und beabstandet zueinander angeordnet sind, und wobei der Spoiler 65 an dem Ausgabeende des ersten Motors 11 installiert ist.
  • Der Hochtemperaturflammen-Auslass des Sprühteils 213 ist auf einer dem Spoiler 65 abgewandten Seite der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 angeordnet und auf die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 und den Spoiler 65 gerichtet.
  • Bei der Verwendung wird der erste Motor 11 gestartet, um den Spoiler 65 zur Hochgeschwindigkeitsrotation anzutreiben; gleichzeitig wird der Sprühteil 213 gestartet, und der Spoiler 65 und die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 65 sprühen die Hochtemperaturflammen. Durch die Rotation des Spoilers 65 wird der Luftstrom zur Strömung angetrieben, um den durch die Rotation der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 in der Betriebsumgebung erzeugten Luftstrom zu simulieren. Jetzt kann durch eine Prüfvorrichtung die stationäre Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 getestet werden, um die Leistung der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 zu analysieren. Somit wird das Problem mit dem schwierigen Testen der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung bei der Hochgeschwindigkeitsrotation gelöst.
  • Da im Betrieb die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 bei hoher Geschwindigkeit rotiert, wird eine Zentrifugalkraft erzeugt; um die Zentrifugalkraft der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 zu simulieren, ist eine Streckmaschine angeordnet.
  • Insbesondere ist die Streckmaschine fest installiert und mit der Verlängerung der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62, nämlich dem Rand der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62, verbunden, um eine Zugkraft auf die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 auszuüben. Dadurch, dass die Streckmaschine eine Zugkraft auf die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 ausübt, wird die Zentrifugalkraft in der Betriebsumgebung simuliert, so dass die Versuchsprüfvorrichtung näher an der Betriebsumgebung der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 liegt, um somit die Genauigkeit und die Wirksamkeit der Testergebnisse sicherzustellen.
  • Während der Simulation der Arbeitszustände der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 und der Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 treibt der erste Motor 11 hoher Leistung ein Getriebesystem an, das aus einem Getriebe 1312 und einer zusammengehörigen mehrstufigen rotierenden Welle besteht, um das Versuchsmodell zur Hochgeschwindigkeitsrotation anzutreiben, und der Lastkompressor 14 wird verwendet, um das Gleichgewicht der rotierenden Vorrichtung sicherzustellen, wobei die Drehzahl in einem Bereich von 0-30000 U/min liegt.
  • Eine Überlastschutzeinrichtung ist ebenfalls enthalten, wobei die Überlastschutzeinrichtung mit der Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand 1 verbunden ist und im Überlastzustand den Ausfall der Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand 1 ansteuert.
  • Insbesondere ist das Überdrehungsschutzsystem durch einen Überlastschutz und sein zusätzliches Magnetventil ausgebildet, wenn die Drehzahl der Turbinenscheibe oder des Spoilers 65 einen voreingestellten Wert überschreitet, wird der erste Motor 11 zwingend ausgeschaltet, und ein Alarm wird ausgegeben.
  • Die Schritte zur Verwendung dieses Versuchstestsystems zur Durchführung von Simulationsversuchen und zur Echtzeiterfassung am ersten Versuchsmodell sind wie folgt:
    • Schritt 1: Herstellen einer Probe. Ein Plasmaspritzverfahren wird verwendet, um ein Isoliermaterial für eine Wärmesperrbeschichtung auf die Oberfläche eines bestimmten Typs einer hohlen Führungsschaufel zu sprühen. Ein EB-PVD-Sprühverfahren wird verwendet, um ein Isoliermaterial für eine Wärmesperrbeschichtung auf die Oberfläche eines bestimmten Typs einer hohlen Arbeitsschaufel zu sprühen, dabei sind die Systemzusammensetzungen wie folgt: das Material einer Übergangsschicht ist eine NiCrAlY-Legierung und die Dicke der Übergangsschicht beträgt ungefähr 100; und das Keramikpulvermaterial ist Zirkoniumdioxid, das 8(Gew.-)% Y203 enthält, und die Dicke der Keramikschicht beträgt etwa 300. Am Ende wird eine Schicht schwarzer ultrahochtemperaturbeständiger Farbe auf die Oberfläche der Probe gesprüht, um ein Speckle-Feld mit hoher Reflexionsleistung auf der Oberfläche der Probe zu bilden, das als charakteristisches Speckle-Feld des berührungslosen dreidimensionalen Online-Verformungsmesssystems ARAMIS verwendet wird.
    • Schritt 2: die vorbereitete Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 und Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 werden korrekt zu einem Versuchsmodell zusammengebaut, und das Versuchsmodell wird in einer Prüfkammer 41 installiert.
    • Schritt 3: der Sprühteil 213 wird in der Prüfkammer 41 fixiert, und die Bewegung einer Pistole wird durch einen Servomotor über eine bewegliche Führungsschiene gesteuert; nachdem das Turbinenmodell fixiert war, kann das Ausgangsende des Sprühteils 213 auf das Versuchsmodell gerichtet werden, und in dem Sprühteil 213 ist ein Kühlkanal angeordnet.
    • Schritt 4: das Infrarot-Thermometer wird eingestellt oder die Thermoelemente werden jeweils an der Oberfläche der Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64, dem Kühlbodeneinlass des Kühlkanals der Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 und dem Kühloberteilauslass des Kühlkanals der Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 befestigt. Jedes Thermoelement ist mit dem Temperaturtest- und Sammelmodul 32 verbunden und beurteilt, ob jedes Instrument richtig funktioniert.
    • Schritt 5: Starten des berührungslosen dreidimensionalen Verformungstestsystems ARAMIS. Die CCD-Kamera wird eingestellt, um einen fokussierten Bereich der zu testenden Probe zu bestimmen, und die vorläufigen Kalibrierungsarbeiten werden durchgeführt. Die Dehnungstestsoftware wird geöffnet, die Aufnahmefrequenz der ARAMIS-Testsoftware wird auf 1 Bild/5 Sekunden eingestellt und der automatische Datenspeichermodus des Online-Tests wird eingestellt; das Hochgeschwindigkeitskamerasystem AVT Manta G-504 wird gestartet. Die CCD-Kamera wird eingestellt, um einen fokussierten Bereich der zu testenden Probe zu bestimmen. Die Testsoftware wird geöffnet, und die Aufnahmefrequenz der AVT Manta G-504-Testsoftware wird auf 1 Bild/5 Sekunden eingestellt und der automatische Datenspeichermodus des Online-Tests wird eingestellt.
    • Schritt 7: Einschalten des Versuchsmodells und des des Kühlwasserschalters des Sprühteils 213. Das Versuchsmodell und der Kühlgassteuerschalter des internen Kanals des Hochgeschwindigkeitsrotationsteils werden eingeschaltet, so dass das Kühlgas vom Kühlkanal am Boden der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in die Schaufel eintritt und von einem oberen Durchgangsloch abgelassen wird und ein Temperaturgradient von der Oberfläche der Keramikbeschichtung zur Innenfläche des Metallsubstrats gebildet wird.
    • Schritt 8: Starten des Hochleistungsmotors, um ein Getriebesystem, das aus dem Getriebe 13 und der zusammengehörigen mehrstufigen rotierenden Welle besteht, anzutreiben, wodurch das Turbinenmodell zur Hochgeschwindigkeitsrotation angetrieben wird, und der Lastkompressor 14 wird gestartet.
    • Schritt 9: Starten des Sprühteils 213, der Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand 22 und der Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand; und der Kerosinfluss und der Sauerstoffstrom werden eingestellt, und die Gastemperatur stabilisiert sich in 8-10 Sekunden nach automatischer Zündung auf 1000°C. Die Temperaturerhöhungsrate beträgt ungefähr 100°C/s und die Temperatur der Oberflächenbeschichtung wird bei ungefähr 1000°C stabilisiert und für 5 Minuten gehalten. In der vorliegenden ausführlichen Ausführungsform besteht jeder Wärmezyklusmodus darin, dass die Erwärmungszeit 10 s, die Temperaturhaltezeit 300 s und die Abkühlzeit 200 s beträgt. Die Anzahl der Wärmezyklen wird eingestellt.
    • Schritt 10: Echtzeiterfassung und -aufzeichnung einer Änderung des Temperaturfeldes der Probe der Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64, einer Änderung des Dehnungsfeldes und des Verschiebungsfeldes, eines Schallemissionssignals der Rissinitiierung und -expansion, eines Infraroterfassungssignals der Delaminierung der Grenzfläche, eines komplexen Impedanzspektrumsignals der Grenzflächenoxidation und der Entwicklung der Mikrostruktur der Keramikschicht, einer durch CCD aufgenommenen Oberflächenmorphologie und Abschälung der Beschichtung usw.
    • Schritt 11: nach Abschluss des Simulationsversuchs werden die Versuchsdaten analysiert und zusammengestellt, um einen Versagensmechanismus und einen gefährlichen Bereich der Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 festzustellen.
  • Die Schritte zur Verwendung dieses Versuchstestsystems zur Durchführung von Simulationsversuchen und zur Echtzeiterfassung am zweiten Versuchsmodell sind wie folgt:
    • Schritt 1: Herstellen einer Probe; ein EB-PVD-Sprühverfahren wird verwendet, um ein Isoliermaterial für eine Wärmesperrbeschichtung auf die Oberfläche eines bestimmten Typs einer hohlen Arbeitsschaufel zu sprühen, dabei sind die Systemzusammensetzungen wie folgt: das Material einer Übergangsschicht ist eine NiCrAlY-Legierung und die Dicke der Übergangsschicht beträgt ungefähr 100 µm; und das Keramikpulvermaterial ist Zirkoniumdioxid, das 8(Gew.-)% Y203 enthält, und die Dicke der Keramikschicht beträgt etwa 200 µm. Am Ende wird eine Schicht schwarzer ultrahochtemperaturbeständiger Farbe auf die Oberfläche der Probe gesprüht, um ein Speckle-Feld mit hoher Reflexionsleistung auf der Oberfläche der Probe zu bilden, das als charakteristisches Speckle-Feld des berührungslosen dreidimensionalen Online-Verformungsmesssystems ARAMIS verwendet wird.
    • Schritt 2: der vorbereitete Spoiler 65 und die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 werden zusammen mit der Turbinenscheibe 61, der Nabe 63 und anderen Teilen korrekt zusammengebaut, um ein Turbinenmodell zu bilden, und das Turbinenmodell wird auf der Experimentierkonsole 4 installiert.
    • Schritt 3: der Sprühteil 213 wird in der Prüfkammer 41 fixiert, und die Bewegung des Sprühteils 213 wird durch einen Servomotor über eine bewegliche Führungsschiene gesteuert; nachdem das Versuchsmodell fixiert war, kann das Ausgangsende des Sprühteils 213 auf das Turbinenmodell gerichtet werden, und in dem Sprühteil 213 ist ein Kühlkanal angeordnet.
    • Schritt 4: die Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 wird an einer angemessenen Position der Streckmaschine platziert und befestigt.
    • Schritt 5: das Infrarot-Thermometer wird eingestellt oder die Thermoelemente werden an richtiger Stelle installiert. Jedes Thermoelement ist mit dem Temperaturtest- und Sammelmodul 32 verbunden und beurteilt, ob jedes Instrument richtig funktioniert.
    • Schritt 6: ein Signalsammelsensor oder eine Linse eines zerstörungsfreien Erfassungssystems werden installiert und eingestellt, um einen fokussierten Bereich der zu testenden Probe festzustellen; die Testparameter und der Datenspeichermodus verschiedener zerstörungsfreier Erfassungssysteme werden eingestellt; und die jeweiligen zerstörungsfreien Erfassungssysteme werden gestartet.
    • Schritt 8: Einschalten des Versuchsmodells und des des Kühlwasserschalters des Sprühteils 213. Das Versuchsmodell und der Kühlgassteuerschalter des internen Kanals des Hochgeschwindigkeitsrotationsteils werden eingeschaltet, so dass das Kühlgas vom Kühlkanal am Boden der Turbinenschaufel in die Schaufel eintritt und von einem oberen Durchgangsloch abgelassen wird und ein Temperaturgradient von der Oberfläche der Keramikbeschichtung zur Innenfläche des Metallsubstrats gebildet wird.
    • Schritt 9: Starten des Hochleistungsmotors, um ein Getriebesystem, das aus dem Getriebe 13 und der zusammengehörigen mehrstufigen rotierenden Welle besteht, anzutreiben, wodurch der Spoiler 65 in dem Turbinenmodell zur Hochgeschwindigkeitsrotation angetrieben wird, und der Lastkompressor 14 wird gestartet.
    • Schritt 10: Starten des Sprühteils 213, der Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand 22 und der Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand; und der Kerosinfluss und der Sauerstoffstrom werden eingestellt, und die Gastemperatur stabilisiert sich in 8-10 Sekunden nach automatischer Zündung auf 1000 °C. Die Temperaturerhöhungsrate beträgt ungefähr 100°C/s und die Temperatur der Oberflächenbeschichtung wird bei ungefähr 1000°C stabilisiert und für 5 Minuten gehalten. In der vorliegenden ausführlichen Ausführungsform besteht jeder Wärmezyklusmodus darin, dass die Erwärmungszeit 10 s, die Temperaturhaltezeit 300 s und die Abkühlzeit 200 s beträgt. Die Anzahl der Wärmezyklen wird eingestellt.
    • Schritt 11: Starten der Streckmaschine und Belasten der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 mit einer äquivalenten Last.
    • Schritt 12: Echtzeiterfassung und -aufzeichnung einer Änderung des Temperaturfeldes der Probe der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62, einer Änderung des Dehnungsfeldes und des Verschiebungsfeldes, eines Schallemissionssignals der Rissinitiierung und -expansion, eines Infraroterfassungssignals der Delaminierung der Grenzfläche, eines komplexen Impedanzspektrumsignals der Grenzflächenoxidation und der Entwicklung der Mikrostruktur der Keramikschicht, einer durch CCD aufgenommenen Oberflächenmorphologie und Abschälung der Beschichtung usw.
    • Schritt 13: nach Abschluss des Simulationsversuchs werden die Versuchsdaten analysiert und zusammengestellt, um einen Versagensmechanismus und einen gefährlichen Bereich der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 festzustellen.
  • Mit den oben geschilderten zwei Versuchsmodellen werden jeweils der Versagensmechanismus und der gefährliche Bereich der Führungsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 64 und der Arbeitsschaufel-Wärmesperrbeschichtung 62 in der Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung getestet, dabei ist das Testverfahren einfach und genau sowie leicht auszuführen, und die Testergebnisse sind genau, um eine technische Unterstützung für die Prozessoptimierung und das unabhängige Design der Wärmesperrbeschichtung bereitzustellen.
  • Es versteht sich, dass die hier geschilderten ausführlichen Ausführungsformen nur zur beispielhaften Erläuterung oder Erklärung des Prinzips der vorliegenden Erfindung dienen, statt die vorliegende Erfindung zu beschränken. Aufgrund dessen sollen alle Änderungen, äquivalenten Ersetzungen und Verbesserungen, die ohne Abweichung von dem Gedanken und dem Umfang der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, als vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gedeckt angesehen werden. Darüber hinaus sollen die beigefügten Ansprüche der vorliegenden Erfindung alle Änderungen und Modifikationen abdecken, die in den Umfang und die Grenze der beigefügten Ansprüche oder äquivalente Formen eines solchen Umfangs und einer solchen Grenze fallen.

Claims (18)

  1. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand (1), eine Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung (2) und eine Erfassungsvorrichtung (3) umfasst; wobei die Simulationsvorrichtung für den Betriebszustand (1) auf einer Seite einer zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung angeordnet und mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung verbunden ist, um den Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu simulieren; wobei die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung (2) auf der anderen Seite der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung angeordnet ist, um die Betriebsumgebung der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand zu simulieren; und wobei die Erfassungsvorrichtung (3) dazu verwendet wird, die bei der Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugten Schäden zu erfassen.
  2. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand (1) einen ersten Motor (11), eine Niedriggeschwindigkeitswelle (12), ein Getriebe (13) und eine Hochgeschwindigkeitswelle umfasst; wobei der erste Motor (11) mit einem Ende der Niedriggeschwindigkeitswelle (12) verbunden ist und die Niedriggeschwindigkeitswelle (12) zur Drehbewegung antreibt; und wobei in dem Getriebe (13) ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad angeordnet sind, die miteinander in Eingriff stehen; und wobei der Radius des ersten Zahnrades größer als der Radius des zweiten Zahnrades ist, und wobei das andere Ende der Niedriggeschwindigkeitswelle (12) mit dem ersten Zahnrad verbunden ist und das erste Zahnrad zur Drehung antreibt, und wobei das erste Zahnrad das zweite Zahnrad zur Drehung antreibt; und wobei das zweite Zahnrad mit einem Ende der Hochgeschwindigkeitswelle verbunden ist und die Hochgeschwindigkeitswelle zur Drehung antreibt; und wobei das andere Ende der Hochgeschwindigkeitswelle mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung verbunden ist und die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zur Hochgeschwindigkeitsrotation antreibt.
  3. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand (1) einen Lastkompressor (14) umfasst; wobei der Lastkompressor (14) mit dem zweiten Zahnrad verbunden ist, um die während der Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung erzeugte Energie zu absorbieren, so dass sich die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung stabil dreht.
  4. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung (2) umfasst: eine Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung (21), die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Hochtemperatur-Arbeitszustand bereitzustellen; eine Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand (22), die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Erosionsarbeitszustand bereitzustellen; eine Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand (23), die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Korrosionsarbeitszustand bereitzustellen; eine Ladeeinrichtung für den Kühlungsarbeitszustand (24), die dazu verwendet wird, eine simulierte Umgebung für einen Betrieb mit einem Temperaturgradienten-Arbeitszustand zum Kühlen der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung bereitzustellen.
  5. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung (21) einen Versorgungsteil der brennbaren Flüssigkeiten (211), einen Versorgungsteil von brennunterstützendem Gas (212) und einen Sprühteil (213) umfasst; wobei der Versorgungsteil der brennbaren Flüssigkeiten (211) mit dem Eingabeende des Sprühteils (213) verbunden ist, um die brennbaren Flüssigkeiten in den Sprühteil (213) einzugeben; und wobei der Versorgungsteil von brennunterstützendem Gas (212) mit dem Eingabeende des Sprühteils (213) verbunden ist, um das brennunterstützende Gas in den Sprühteil (213) einzugeben; und wobei das brennunterstützende Gas die Verbrennung der brennbaren Flüssigkeiten unterstützt; und wobei das Ausgabeende des Sprühteils (213) mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung ausgerichtet ist, um das verbrannte Hochtemperaturgas auf die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu sprühen.
  6. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand (22) einen Erosionspartikelspeicher (221), einen ersten Präzisionspulverförderer (222) und einen zweiten Motor (223) umfasst; wobei der Erosionspartikelspeicher (221) die Erosionspartikel speichert; und wobei der erste Präzisionspulverförderer (222) jeweils mit dem Erosionspartikelspeicher (221) und dem Sprühteil (213) verbunden ist, um die Erosionspartikel an den Sprühteil (213) zu fördern und mit dem Hochtemperaturgas zu mischen; und wobei der zweite Motor (223) mit dem ersten Präzisionspulverförderer (222) elektrisch verbunden ist, um den Präzisionspulverförderer (222) mit Strom zu versorgen; und wobei das Ausgabeende des Sprühteils (213) mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung ausgerichtet ist, um das gemischte Hochtemperaturgas auf die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu sprühen.
  7. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung für den Erosionsarbeitszustand (22) weiterhin eine erste Rohrleitung (224), einen ersten Durchflussregler (225) und ein erstes Druckregelventil (226) umfasst; wobei der erste Präzisionspulverförderer (222) und der Sprühteil (213) durch die erste Rohrleitung (224) miteinander verbunden sind; und wobei an der ersten Rohrleitung (224) der erste Durchflussregler (225) und das erste Druckregelventil (226) angeordnet sind, um den Durchfluss und den Druck der Förderung der Erosionspartikel jeweils zu steuern.
  8. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand (23) einen Korrosionspartikelspeicher (231), einen zweiten Präzisionspulverförderer (232) und einen dritten Motor (233) umfasst; wobei der Korrosionspartikelspeicher (231) die Korrosionspartikel speichert; und wobei der zweite Präzisionspulverförderer (232) jeweils mit dem Korrosionspartikelspeicher (231) und dem Sprühteil (213) verbunden ist, um die Korrosionspartikel an den Sprühteil (213) zu fördern und mit dem Hochtemperaturgas zu mischen; und wobei der dritte Motor (233) mit dem zweiten Präzisionspulverförderer (232) elektrisch verbunden ist, um den zweiten Präzisionspulverförderer (232) mit Strom zu versorgen; und wobei das Ausgabeende des Sprühteils (213) mit der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung ausgerichtet ist, um das gemischte Hochtemperaturgas auf die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung zu sprühen.
  9. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung für den Korrosionsarbeitszustand (23) weiterhin eine zweite Rohrleitung (234), einen zweiten Durchflussregler (235) und ein zweites Druckregelventil (236) umfasst; wobei der zweite Präzisionspulverförderer (232) und der Sprühteil (213) durch die zweite Rohrleitung (234) miteinander verbunden sind; und wobei an der zweiten Rohrleitung (234) der zweite Durchflussregler (235) und das zweite Druckregelventil (236) angeordnet sind, um den Durchfluss und den Druck der Förderung der Korrosionspartikel jeweils zu steuern.
  10. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung für den Kühlungsarbeitszustand (24) einen Luftkompressor (241), einen Lufterhitzer (242) und einen vierten Motor (243) umfasst; wobei der Luftkompressor (241) mit dem Lufterhitzer (242) verbunden ist, um die komprimierte Luft in den Lufterhitzer (242) einzugeben; und wobei der vierte Motor (243) mit dem Lufterhitzer (242) elektrisch verbunden ist, um den Lufterhitzer (242) mit Strom zu versorgen; und wobei die Lufterhitzer (242) die durch den Luftkompressor (241) komprimierte Luft erhitzt und diese an die Hochtemperaturteile einschließlich der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung und des Sprühteils (213) eingibt.
  11. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkompressor (241) weiterhin mit der Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung (21) verbunden ist, um ein brennunterstützendes Gas für die Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung (21) bereitzustellen.
  12. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ist der Lastkompressor (14) mit dem Luftkompressor (241) verbunden ist, um die absorbiere Energie an den Luftkompressor (241) auszugeben.
  13. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastkompressor (14) mit der Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung (21) verbunden ist, um ein brennunterstützendes Gas für die Hochtemperatur-Thermoschock-Ladeeinrichtung (21) bereitzustellen.
  14. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (3) umfasst: ein berührungsloses dreidimensionales Verformungstestmodul (31), welches dazu verwendet wird, ein Spannungsfeld, ein Dehnungsfeld und ein Verschiebungsfeld der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in Echtzeit zu erfassen; ein Temperaturtest- und Sammelmodul (32), welches dazu verwendet wird, die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung, die Umgebung der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung und die Temperatur der Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung (2) in Echtzeit zu testen und zu sammeln; ein Hochgeschwindigkeits-CCD-Kameramodul (33), welches dazu verwendet wird, den Arbeitszustand der Hochgeschwindigkeitsrotation der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung aufzunehmen; ein akustisches Emissionserfassungssystemmodul (34), welches dazu verwendet wird, die im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugte Rissbildung und -initiierung in Echtzeit zu testen; ein Infraroterfassungssystemmodul (35), welches dazu verwendet wird, die im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugte Delaminierung der Grenzfläche in Echtzeit zu testen; ein komplexes Impedanzspektrum-Testmodul (36), welches dazu verwendet wird, die im Hochgeschwindigkeitsrotationsarbeitszustand der zu testenden Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung in der Betriebsumgebung erzeugte Grenzflächenoxidation und Beschichtungskorrosion in Echtzeit zu testen.
  15. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine Vielzahl von Versuchsmodellen für die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung umfasst.
  16. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine Experimentierkonsole (4) umfasst; wobei die Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand (1), die Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung (2), die Erfassungsvorrichtung (3) und die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung jeweils auf der Experimentierkonsole (4) angeordnet sind.
  17. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine Test-, Steuer- und Speichervorrichtung für die Versuchsparameter umfasst; wobei die Test-, Steuer- und Speichervorrichtung für die Versuchsparameter mit der Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand (1), der Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung (2) und der Erfassungsvorrichtung (3) verbunden ist, um die Testparameter und Testergebnisse der Simulationsvorrichtung für den Arbeitszustand (1), der Simulationsvorrichtung für die Betriebsumgebung (2) und der Erfassungsvorrichtung (3) zu testen, steuern und speichern.
  18. Experimentelles Simulationstestsystem für den Betriebszustand einer Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine Hilfsvorrichtung umfasst, welche die Hilfsfunktionen des Schutzes, der Antivibration, des Sicherheitsschutzes, der Abgas- und Partikelemission für die zu testende Turbinenschaufel-Wärmesperrbeschichtung und das Experimentiergerät bereitstellt.
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