CN110333052B - 高温旋转部件测试平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温旋转部件测试平台，包括运动***、工作台、加热***和检测***，所述运动***包括转轴、旋转电机和传动件；所述转轴通过轴承安装于工作台上，转轴的一端伸入加热***内部，转轴位于加热***内部的一端安装有待测件，由加热***加热；转轴的另一端通过传动件与旋转电机相连，由旋转电机驱动旋转；所述检测***包括光纤传感器、传输光纤、光纤旋转连接器、解调仪和计算机。本发明的有益效果为：本发明所述测试平台可模拟旋转待测件的高温、高转速的工作状态，为光纤传感器提供了高温、动应变耦合的测量环境，可检测高温下旋转待测件的应变分布情况。

Description

高温旋转部件测试平台
技术领域
本发明涉及旋转部件测试平台，具体涉及一种高温旋转部件测试平台。
背景技术
叶片是航空发动机、燃气轮机的重要部件，承担着将燃气的热能和流动动能转化为汽轮机转子旋转机械能输出的重要任务。燃气轮机在工作过程中，气流周期性的激励使叶片产生强迫振动，当叶片的动应力超过许用的强度时，最终会导致叶片的疲劳断裂。因此，对航空发动机/燃气轮机旋转涡轮部件在服役环境下的高温动态测试是必不可少的。
目前，由于缺乏工作状态下叶片的试验测试技术与装置，无法直接检测工作环境下旋转叶片的温度及应力/应变水平等。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种高温旋转部件的环境与应力状态模拟平台，搭建模拟高温高转速工况的旋转部件测试平台。
本发明采用的技术方案为：一种高温旋转部件测试平台，包括运动***、工作台、加热***和检测***，所述运动***包括转轴、旋转电机和传动件；所述转轴通过轴承安装于工作台上，转轴的一端伸入加热***内部，转轴位于加热***内部的一端安装有待测件，由加热***加热；转轴的另一端通过传动件与旋转电机相连，由旋转电机驱动旋转；所述检测***包括光纤传感器、传输光纤、光纤旋转连接器、解调仪和计算机，所述光纤传感器安装于待测件的表面，光纤旋转连接器安装于与传动件连接的转轴轴端，所述光纤传感器的反射信号通过传输光纤传输，并通过光纤旋转连接器与解调仪相连，解调仪与计算机相连。
按上述方案，所述待测件为叶片；叶片通过轮盘安装在转轴上，所述光纤传感器安装于叶片上。
按上述方案，所述传动件包括主动带轮、从动带轮以及连接主动带轮和从动带轮的皮带，所述主动带轮与旋转电机的电机轴相连，所述从动带轮安装于转轴的一端。
按上述方案，所述加热***包括加热炉，所述转轴一端穿过加热炉侧壁的轴孔后伸入加热炉内部。
按上述方案，所述加热炉内壁安装有加热元件，加热元件为U型硅钼棒，其开口***加热炉的内顶部。
按上述方案，所述加热炉的两侧壁之间设有连通的热循环管道，热循环管道内依次设多组节流降压装置。
按上述方案，所述热循环管道内设五组节流降压装置；所述节流降压装置包括节流板，节流板的板面垂直于热循环管道的轴线，且节流板的板面沿周向均匀间隔开设多个节流孔。
按上述方案，所述节流板的两侧各设一个连接法兰，两连接法兰通过螺栓连接；在连接法兰与节流板之间设高温密封垫。
按上述方案，所述热循环管道采用耐高温金属材料制成，热循环管道的外壁采用高温棉隔热。
按上述方案，转轴采用陶瓷轴，在转轴表面开设有轴向贯通的条形的光纤槽，传输光纤经光纤槽引出加热炉后与光纤旋转连接器相连。
本发明的有益效果为：
1、本发明所述测试平台可模拟旋转待测件的高温、高转速的工作状态，为光纤传感器提供了高温、动应变耦合的测量环境，可检测高温下旋转待测件的应变分布情况，为机械部件尤其是叶片部件的设计合理性及修改提供基础数据，这对加深高速旋转部件力学行为的认识，提高旋转机械的研究、设计、分析、加工、制造水平都具有重要意义；
2、本发明在加热炉上设热循环管道，利用节流孔板的局部阻力损耗，可以有效减小加热炉内部的压强；
3、本发明在加热炉的开孔处配置高温密封塞，当不需要内置工件时可以用备用高温密封塞将孔封住，作为高温炉使用；
4、本发明采用陶瓷轴作为转轴，既可承受加热炉的高温环境，又可有效减少由于高温引起的转轴变形带来的影响。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的加热***与运动***的结构示意图。
图2为本实施例中检测***及运动***的连接示意图。
图3为本实施例中加热炉左侧开孔示意图。
图4为本实施例中加热炉右侧开孔示意图。
图5为本实施例中节流板的结构示意图。
图6为本实施例中节流降压装置的安装示意图。
图7为本实施例中转轴表面的光纤槽示意图。
图8为图7的左视图。
其中：1、加热炉；2、加热元件；3、热循环管道；4、节流降压装置；5、叶片；6、转轴；7、轴承；8、传动件；9、光纤旋转连接器；10、旋转电机；11、工作台；12、光纤传感器；13、传输光纤；14、计算机；15、解调仪；16、管道入口连接孔；17、管道出口连接孔；18、轴孔；19、节流板；20、密封垫；21、连接法兰；22、光纤槽。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1和图2所示的一种高温旋转部件测试平台，包括运动***、工作台11、加热***和检测***，所述运动***包括转轴6、旋转电机10和传动件8；转轴6通过轴承7安装在工作台11上，转轴6的一端伸入加热***内部，并在转轴6伸入加热***的一端安装待测件，由加热***加热；转轴6的另一端通过传动件8与旋转电机10相连，由旋转电机10驱动旋转；所述检测***包括光纤传感器12、传输光纤13、光纤旋转连接器9、解调仪15和计算机14，所述光纤传感器安装于待测件的表面，光纤旋转连接器安装于旋转轴伸出端轴端(也即与传动件连接的一端)；所述光纤传感器12的反射信号通过传输光纤13传输，由光纤旋转连接器9接出与解调仪15相连，解调仪15与计算机14通过网线相连。
优选地，所述转轴6为陶瓷轴；在转轴6的加热端通过胀套安装轮盘，轮盘上固定叶片5，所述光纤传感器15安装于叶片5上。本实施例中，待测件为叶片5。
优选地，所述传动件8包括主动带轮、从动带轮以及连接主动带轮和从动带轮的皮带，所述主动带轮与旋转电机10的电机轴相连，所述从动带轮安装于转轴6的一端。
优选地，所述加热***包括加热炉1，所述转轴6的加热端穿过加热炉1侧壁的轴孔18(如图4所示)后伸入加热炉1内部。
优选地，加热炉1内壁安装有加热元件2，为加热炉1提供热环境。本实施例中，加热元件2为U型硅钼棒，其开口***加热炉1的内顶部。
优选地，所述加热炉1的两侧壁之间设有连通的热循环管道3，具体为，自加热炉1的两侧壁各开一个管道连接孔(包括一个为管道入口连接孔16和一个管道出口连接孔17(如图3和图4所示)，管道入口连接孔16和管道出口连接孔17分别通过管道法兰与热循环管道3连通，热循环管道3内依次设多组节流降压装置4。本实施例中，如图1所示，所述热循环管道3内设五组节流降压装置4；所述节流降压装置4包括节流板19，节流板19的板面垂直于热循环管道3的轴线，且节流板19的板面沿周向均匀间隔开设多个节流孔，如图5所示；所述节流板19的两侧各设一个连接法兰21，两连接法兰21通过螺栓连接。在连接法兰21与节流板19之间设高温密封垫20，如图6所示。
优选地，所述热循环管道3采用耐高温金属材料制成，其外壁采用高温棉隔热。
优选地，在加热炉1的管道入口连接孔16、管道出口连接孔17及轴孔18处各配设高温密封塞。
优选地，在转轴6表面开设有轴向贯通的条形的光纤槽22，如图7所示，光纤传感器12的传输光纤13经光纤槽22引出加热炉1后与光纤旋转连接器9相连。本实施例中，光纤通过高温胶固定于光纤槽22内。
首先打开解调仪15和计算机14，观察光纤传感器12的反射光谱信号；点旋转电机10的驱动***，设置转速，驱动电机10通过传动件8带动转轴6和待测件旋转；同时设置加热炉1升温程序，加热炉1开始工作。安装于叶片5表面的光纤传感器12检测旋转叶片5表面的应变响应，叶片5应变变化时，光纤传感器12反射光谱发生变化，变化信号经过光纤旋转连接器9传给解调仪15和计算机14，计算机14进行分析和处理，实时测量应变并存储测量数据。
最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高温旋转部件测试平台，其特征在于，包括运动***、工作台、加热***和检测***，所述运动***包括转轴、旋转电机和传动件；所述转轴通过轴承安装于工作台上，转轴的一端伸入加热***内部，转轴位于加热***内部的一端安装有待测件，由加热***加热；转轴的另一端通过传动件与旋转电机相连，由旋转电机驱动旋转；所述检测***包括光纤传感器、传输光纤、光纤旋转连接器、解调仪和计算机，所述光纤传感器安装于待测件的表面，光纤旋转连接器安装于与传动件连接的转轴轴端，所述光纤传感器的反射信号通过传输光纤传输，并通过光纤旋转连接器与解调仪相连，解调仪与计算机相连；所述加热***包括加热炉，所述转轴穿过加热炉侧壁的轴孔后伸入加热炉内部；所述加热炉的两侧壁之间设有连通的热循环管道，热循环管道内依次设多组节流降压装置；所述节流降压装置包括节流板，节流板的板面垂直于热循环管道的轴线，且节流板的板面沿周向均匀间隔开设多个节流孔。
2.如权利要求1所述的高温旋转部件测试平台，其特征在于，所述待测件为叶片，叶片通过轮盘安装在转轴上，所述光纤传感器安装于叶片上。
3.如权利要求1所述的高温旋转部件测试平台，其特征在于，所述传动件包括主动带轮、从动带轮以及连接主动带轮和从动带轮的皮带，所述主动带轮与旋转电机的电机轴相连，所述从动带轮安装于转轴的一端。
4.如权利要求1所述的高温旋转部件测试平台，其特征在于，所述加热炉内壁安装有加热元件，加热元件为U型硅钼棒，其开口***加热炉的内顶部。
5.如权利要求1所述的高温旋转部件测试平台，其特征在于，所述节流板的两侧各设一个连接法兰，两连接法兰通过螺栓连接；在连接法兰与节流板之间设高温密封垫。
6.如权利要求1所述的高温旋转部件测试平台，其特征在于，所述热循环管道采用耐高温金属材料制成，热循环管道的外壁采用高温棉隔热。
7.如权利要求4所述的高温旋转部件测试平台，其特征在于，转轴采用陶瓷轴，在转轴表面开设有轴向贯通的条形的光纤槽，传输光纤经光纤槽引出加热炉后与光纤旋转连接器相连。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110849602A (zh) * 2019-10-30 2020-02-28 西北工业大学 一种温度和转速可调的高温旋转部件动态实验装置
CN112284749A (zh) * 2020-09-07 2021-01-29 武汉理工大学 一种用于高温部件测试的综合实验平台
CN112345229B (zh) * 2020-11-13 2022-02-08 东北大学 一种可调静子叶片的流固热耦合试验装置
CN113358386B (zh) * 2021-05-31 2023-09-29 扬州大学 一种面向旋转机械的变温度场加载与检测***
CN114088292A (zh) * 2021-11-10 2022-02-25 中国航发北京航空材料研究院 一种高速转子高温结构性能测试***
CN115165140A (zh) * 2022-08-19 2022-10-11 上海中车艾森迪海洋装备有限公司 用于水下机器人的测温***及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1487621A1 (ru) * 1987-03-12 1991-10-15 Предприятие П/Я М-5147 Устройство дл измерени деформаций турбинных лопаток
JP2004184238A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 加熱試験装置および加熱試験方法
CN103091189A (zh) * 2013-01-10 2013-05-08 湘潭大学 一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置
CN105102954A (zh) * 2013-03-21 2015-11-25 Osmos股份有限公司 用于通过采用光纤的监测设备监测转动元件的变形的方法、和配备有这种设备的风力涡轮机
CN105509649A (zh) * 2015-12-18 2016-04-20 清华大学 一种高温环境下高速旋转物体的变形测量装置及方法
CN106323501A (zh) * 2016-08-23 2017-01-11 武汉理工大学 基于光纤光栅的旋转机械的温度测量方法及装置
CN106482694A (zh) * 2016-12-06 2017-03-08 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 高温环境下叶尖间隙测量传感器动态校准装置
CN106872637A (zh) * 2017-01-16 2017-06-20 清华大学 模拟发动机叶片服役环境的动态氧化烧蚀测试装置及方法
CN106931898A (zh) * 2017-05-18 2017-07-07 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种基于光纤传感器高温环境下的应变测量方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004069444A (ja) * 2002-08-06 2004-03-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ｆｒｐ動翼強度試験用電気炉及びこれを備えた強度試験機
CN103149149A (zh) * 2013-03-11 2013-06-12 北京矿冶研究总院 高温高速防钛火材料特性测试试验机及试验方法
US9453430B2 (en) * 2014-03-21 2016-09-27 Siemens Energy, Inc. Method for tracking turbine blade creep
CN108226388A (zh) * 2017-11-20 2018-06-29 华瑞（江苏）燃机服务有限公司 一种燃机叶片涂层性能测试装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1487621A1 (ru) * 1987-03-12 1991-10-15 Предприятие П/Я М-5147 Устройство дл измерени деформаций турбинных лопаток
JP2004184238A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 加熱試験装置および加熱試験方法
CN103091189A (zh) * 2013-01-10 2013-05-08 湘潭大学 一种模拟热障涂层服役环境并实时检测其失效的试验装置
CN105102954A (zh) * 2013-03-21 2015-11-25 Osmos股份有限公司 用于通过采用光纤的监测设备监测转动元件的变形的方法、和配备有这种设备的风力涡轮机
CN105509649A (zh) * 2015-12-18 2016-04-20 清华大学 一种高温环境下高速旋转物体的变形测量装置及方法
CN106323501A (zh) * 2016-08-23 2017-01-11 武汉理工大学 基于光纤光栅的旋转机械的温度测量方法及装置
CN106482694A (zh) * 2016-12-06 2017-03-08 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 高温环境下叶尖间隙测量传感器动态校准装置
CN106872637A (zh) * 2017-01-16 2017-06-20 清华大学 模拟发动机叶片服役环境的动态氧化烧蚀测试装置及方法
CN106931898A (zh) * 2017-05-18 2017-07-07 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种基于光纤传感器高温环境下的应变测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于FBG的汽轮机叶片动态应变检测与损伤识别;喻劲森 等;《湖北工业大学学报》;20150430;第30卷(第2期);正文第5页第1栏至第6页第2栏，图3-图4 *

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