[发明专利]高压涡轮工作叶片冷却气膜孔检测平台及测试方法

权利要求书

1.一种高压涡轮工作叶片冷却气膜孔的测试方法，其特征在于，采用高压涡轮工作叶片冷却气膜孔检测平台进行测试，该检测平台包括气体加热装置(1)、冷却系统(2)、工件调节系统(3)、支撑机架(4)、控制系统(5)、热成像仪(6)、显示单元、工作气源(8)、压缩空气气源(9)、热气测温传感器(10)、第一角阀座(11)、第二角阀座(12)、工件测温传感器(13)和浮子流量计(14)；所述浮子流量计(14)安装在支撑机架(4)上，所述浮子流量计(14)的输入端与工作气源(8)连接，所述浮子流量计(14)的输出端与气体加热装置(1)的输入端连接，所述气体加热装置(1)的输出端与所述工件调节系统(3)相连接，在所述气体加热装置(1)和所述工件调节系统(3)之间的管路中设有第一角阀座(11)和热气测温传感器(10)；所述冷却系统与压缩空气气源(9)相连接，所述冷却系统(2)与气体加热装置(1)采用并联方式连接工件调节系统(3)，在所述冷却系统(2)与工件调节系统(3)之间的管路中设有第二角阀座(12)、工件测温传感器(13)；所述工件调节系统(3)用于安装并且将气体输送至高压涡轮工作叶片；所述热成像仪用以拍摄所述高压涡轮工作叶片；所述工件调节系统(3)包括工件调节装置(301)、锁紧密封装置(302)和气体分配装置(303)，所述工件调节装置(301)固定于所述支撑机架上，所述气体分配装置(303)与工件调节装置(301)连接，所述锁紧密封装置(302)与气体分配装置(303)连接，所述气体分配装置(303)用于安装高压涡轮工作叶片；所述气体分配装置(303)分别与所述气体加热装置(1)和所述冷却系统(2)相连接；

所述测试方法包括如下步骤：步骤一：将高压涡轮工作叶片安装在工件调节系统上；步骤二：开启热成像仪，进行视角与对焦调节，进行捕捉参数设置；步骤三：开启压缩空气与工作气，调节压缩空气与工作气压力至设定值，调节工作气流量至设定值；步骤四：开启气体加热装置，设置气体加热温度，将工作气加热至预设温度；步骤五：通过热气测温传感器测量热气温度，当工作气温度达到预设温度后，开启第一角阀座，对工件进行热气通入；步骤六：与步骤四同时进行，开启热成像仪，捕捉热图信号；步骤七：步骤六热图信号捕捉完成后，关闭气体加热器，关闭工作气，关闭第一角阀座，开启第二角阀座，对工件进行快速冷却；步骤八：通过查看显示单元的输出结果，判断高压涡轮工作叶片气膜孔情况；其中所用压缩空气压力为0.6-0.8MPa，工作气压力为0.3-0.6MPa，所用气体加热温度为100-200℃，热成像时间不大于10秒，工件冷却时间不大于30秒；其中，在测试过程中的升温过程用红外热成像仪捕捉 叶片表面温度差异，通过与标准叶片进行对比，得到相应气膜孔的实际状态信息，生成一组冷却气膜孔实际状态信息与所捕捉热图中灰度值之间的对应关系并用以判断高压涡轮工作叶片气膜孔情况，具体为，通过红外热像仪捕捉叶片表面温度变化情况，能够得到一组热量经由叶片内表面扩散到叶片外表面的扩散时间或引起叶片表面温度的最大变化值关于时间的曲线，通过对曲线进行拟合，确定叶片实际壁厚，其中，热气为脉冲式热气，叶片表面温度变化情况为通过热成像仪识别叶片表面温度响应信号关于时间的函数，捕捉参数为帧频速度不低于150帧/秒，捕捉终止时间为温度响应信号达到最低温度的时刻，通过信号增强和处理能够获得叶片钎焊、肋壁的缺陷信息，此外，通过与标准叶片的热图对比结果，能够得到一组基于冷却气膜孔堵塞程度与所捕捉热图中灰度值的对应关系以及得到一组基于冷却气膜孔缩孔程度与所捕捉热图中灰度值的对应关系。