专利名称：汽轮机空心静叶缝隙去湿模化实验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于动力工程技术领域，涉及汽轮机空心静叶缝隙去湿模化实验装置。
背景技术：
大功率火电汽轮机、核电汽轮机与核动力舰用汽轮机的动叶水蚀非常严重，并影 响汽轮机的安全经济运行。有效去除汽轮机中的水分，防止或减轻动叶水蚀是保证汽轮机 安全可靠运行的关键技术之一。将汽轮机湿蒸汽级的静叶加工成空心叶片，在静叶内弧和背弧合适位置上开设缝 隙，利用叶栅通道与凝汽器之间压差的抽除作用，可以有效去除静叶表面上的流动水膜，减 小静叶出口边粗糙水滴的数目和直径大小，达到防止或减轻动叶水蚀的目的。但目前空心 静叶缝隙抽吸和加热吹扫的机理还不甚清楚，需要进行大量的实验研究。本发明的汽轮机 空心静叶缝隙去湿模化实验装置具有广泛应用的基础。目前，还没有相关的文献和专利报 道。

发明内容
本发明的目的是提供一个开展空心静叶缝隙抽吸去湿和加热吹扫去湿实验研究 的装置，为空心静叶去湿缝隙的合理设计提供了实验依据。为达到以上目的，本发明是采取 如下技术方案予以实现的压缩机通过管道、阀门与稳压室相连接，稳压室出口与气(汽)流收缩段连接，收 缩段的出口与试验段连接，试验段的出口设置环形试验空心叶栅，在压缩机出口连接有旁 路管道与阀门直接通向大气，用于调节空气流量，在稳压室前的管道上和稳压室上连接有 造湿系统，抽真空系统与环形试验叶栅连接。所述的抽真空系统包括真空泵，真空泵与真空罐连接，储水罐与真空罐连接，真空 罐与环形试验叶栅连接。造湿系统由包括水泵通过五个水阀门与五个水雾化喷嘴相连，两个水雾化喷嘴安 装在稳压室，另外三个安装在稳压室的前管道。环形试验叶栅与托管和温度计连接。本发明的汽轮机空心静叶缝隙去湿模化实验装置，可以进行(1)空心静叶缝隙抽 吸去水性能的实验研究；(2)静叶表面水膜流态的实验研究。该实验装置功能齐全，实验与 测量过程简单，可以开展空心静叶缝隙去湿的基础研究，研究成果在大功率火电汽轮机、核 电汽轮机及核动力舰用汽轮机中得到广泛应用。


图1是汽轮机空心静叶缝隙抽吸去湿模化实验装置系统图；图2是空心静叶缝隙抽吸试验叶片示意图；下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施例方式参照图1所示，在该实验装置中，C80风机1通过调节阀2以及相应的气流连接管 道与稳压室5连接；水泵4经过控制阀3和水流连接管道与5个安装在气流管道和稳压室 内的雾化喷嘴相连；稳压室经过收缩过度段10与试验段及试验叶栅13连接；在试验段的 出口处安装有测温计11以及毕托管12用来测量温度和压力；在抽真空系统中，真空泵6通 过管道及控制阀7与真空罐8相连，同时真空罐上端通过控制阀门连接到试验叶栅13，底端 通过控制阀门连接到贮水容器9。C80风机1提供的压缩空气经调节阀2、空气管道进入稳压室5 ；空气流在稳压室 稳定、均勻后进入过渡段10膨胀加速；随后，具有一定压力和速度的湿空气流进入环形试 验叶栅13通道中再次膨胀加速并排向大气。试验段是由有5个试验叶片组成的4通道环 形试验叶栅。试验叶栅出口气流速度可以通过C80风机的排气阀、调节阀进行调节，并利用 压力测针和温度计(11、12)分别测量出气流的全压、静压及全温，通过计算得到气流速度。 造湿系统是由水泵4、5个雾化喷嘴、调节阀3以及相应的水管路系统组成，水泵提供的压力 水通过5个喷嘴将水在空气流中雾化形成湿空气。参照图2所示，空心静叶包括将汽轮机湿蒸汽级的静叶14加工成空心腔室15，在 静叶内弧或背弧或出汽边开有吹扫缝隙16，吹扫缝隙16与静叶空心腔室15相通。在环形空心叶栅缝隙抽吸去湿试验过程中(图1所示)，湿空气中的水滴在随空气 流通过试验叶栅通道时，由于惯性作用和扩散作用撞击并沉积在叶片表面上，在叶片表面 逐渐形成膜状流动。叶片上的流动水膜在去湿缝隙处受缝隙内、外抽吸压差的作用，部分水 份和空气同时通过缝隙被抽吸掉，剩余部分则越过缝隙流向叶片出口边，在叶片出口边受 气流切应力的作用撕裂形成具有一定分布的粗糙水滴，这些水滴随同气流排向大气中。抽 吸压差是由真空泵6、真空罐8及一些调节阀7来完成，真空泵不断地抽吸真空罐里空气，在 真空罐中形成一定的真空，造成叶片抽吸缝隙表面压力与真空罐压力之间的压差，压差的 大小是通过调节阀来控制，用U型管测量。由于在调节试验参数过程中，叶片上的流动水膜 也不断地被抽吸掉，因而将真空罐内分为两个同心区域，外边的环形区域排放调节过程中 的抽水量，并在适当时通过排水阀放掉；当各参数调节好后进行测量时，通过转换阀门将测 量过程中的抽吸水量排入中间圆形区域，测量结束后再将转换阀门转换过去。缝隙的抽吸 水量则通过阀门排放到容器中(9)，用电子秤测量出一定时间内的抽吸水量。试验叶栅进口的水滴直径及直径分布是利用Malvern粒度分析仪来进行测量的； 并根据Malvern粒度分析仪的测量数据(空气中水滴的容积浓度)，通过计算得到试验叶栅 进口的空气湿度。其具体尺寸是根据实验叶型的尺寸进行模化设计的。
权利要求
汽轮机空心静叶缝隙去湿模化实验装置，其特征在于，压缩机(1)通过管道、阀门(2)与稳压室(5)相连接，稳压室(5)出口与气/汽流收缩段(10)连接，收缩段(10)的出口与试验段连接，试验段的出口设置环形试验空心叶栅(13)，在压缩机(1)出口连接有旁路管道与阀门直接通向大气，用于调节空气流量，在稳压室(5)前的管道上和稳压室(5)上连接有造湿系统，抽真空系统与环形试验叶栅(13)连接。
2.根据权利要求1所述的汽轮机空心静叶缝隙去湿模化实验装置，器其特征在于，所 述的抽真空系统包括真空泵(6)，真空泵(6)与真空罐(8)连接，储水罐(9)与真空罐(8) 连接，真空罐(8)与环形试验叶栅(13)连接。
3.根据权利要求1所述的汽轮机空心静叶缝隙去湿模化实验装置，其特征在于，造湿 系统由包括水泵(4)通过五个水阀门(3)与五个水雾化喷嘴相连，两个水雾化喷嘴安装在 稳压室(5)，另外三个安装在稳压室(5)的前管道。
4.根据权利要求1所述的汽轮机空心静叶缝隙去湿模化实验装置，其特征在于，环形 试验叶栅(13)与托管(11)和温度计(12)连接。
全文摘要
本发明公开了一种汽轮机空心静叶缝隙去湿模化实验装置，该装置气源是C80风机提供的压缩空气，通过五个喷嘴将压力水雾化产生湿空气；实验叶片表面的流动水膜是湿空气中的水滴在实验叶栅中的运动并沉积在叶片表面形成的；实验台的收缩段和实验叶栅是根据实验叶型进行模化设计加工的；本发明可以进行空心静叶缝隙抽吸去湿相关内容的基础实验研究。研究成果可以作为大功率火电汽轮机、核电汽轮机以及核动力舰用汽轮机的静叶去湿措施，以有效防止或减轻动叶的水蚀，提高汽轮机的安全运行性能。该模化实验台系统简单，实验性能良好。
文档编号G01M15/00GK101923003SQ20101010615
公开日2010年12月22日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者刘晓盼, 牛力军, 王新军, 苏鹏飞, 高铁瑜 申请人:西安交通大学