[发明专利]一种核电厂汽轮机叶片动态水蚀实验平台及使用方法

说明书

本发明提供了一种核电厂汽轮机叶片动态水蚀实验平台，包括空气压缩机、气缸模拟器、冷却水箱、电动机以及蒸汽发生器。空气压缩机和蒸汽发生器分别和气缸模拟器的一侧连接，气缸模拟器的另一侧连接电动机。气缸模拟器的内部设置有叶片，气缸模拟器的底部连接冷却水箱。本发明还提供了一种核电厂汽轮机叶片动态水蚀实验平台的使用方法。电动机带动叶片旋转并在气缸内通入高温高压蒸汽，以模拟叶片工作状态下的旋转、高温、高压、湿蒸汽的工作环境，同时利用高速压缩气体携带不同粒径大小的水滴通过静叶片通道冲击动叶片，实现水蚀过程的加速实验。本发明能够模拟湿蒸汽与叶片的工作过程，还原汽轮机运行工况。

技术领域

本发明属于核电厂汽轮机技术领域，具体涉及一种核电厂汽轮机叶片动态水蚀实验平台及使用方法。

背景技术

随着我国电力事业发展，要求核电机组普遍参与调峰，电力低负荷时期不得不在远离设计工况下长期带低负荷，低负荷的下限甚至低于额定负荷的30％，从而使许多机组的末级叶片受到严重的水蚀损伤。由于核电机组与常规火电机组相比，其蒸汽初参数更低、流量更大，导致末级蒸汽湿度增加,末级叶片的水蚀比火电机组更加严重。我国秦山第二核电厂2号汽轮机组曾报道末级叶片叶顶处出现宽度约为10mm的水蚀，国内其他核电厂的末级/次末级也出现大量的水蚀破坏。

水蚀不仅使机组的级效率下降，更会引起叶片的断裂破坏以及机组发生强烈振动等恶性事故。根据德国资料统计，在35起低压缸叶片损伤事故中有13起是由于水蚀引起的。水蚀可使叶片材质疏松，造成大的应力集中，严重的水蚀损伤将造成叶片断裂；大的回流对次末级叶片造成不均匀的激振力，可能导致次末级叶片断裂损伤，而叶片断裂往往诱发机组受到更大的损伤。同时，叶片表面的水蚀破坏了原来精心设计的型线、粗糙度增大，从而增加了叶型损失,降低末级效率，机组的热经济性会受到明显影响。

由于很难直接在汽轮机上开展材料的水蚀实验，所以都采用模拟汽轮机末级叶片环境和破坏途径的方式。这些装置基本上分为四类：转盘式、振动式、高温气流冲击式和高速水柱(或水滴)撞击式，其中转盘式和高速水柱或水流式都在过去的水蚀研究中发挥了非常重要的作用，并在实际应用中取得了非常明显的经济效益。振动式和高温汽流式也被部分研究者所采用并接纳。但这些实验装置对于较复杂的水蚀破坏机理的研究还是不够的。水蚀到底是单纯的水滴撞击引起的，还是空蚀引起的，还是水滴撞击并在撞击同时诱发空蚀引起的，目前还不完全清楚，这些实验装置也很难给出明确的说法。目前的实验装置对初步阐释了水蚀产生的机理，对于较复杂的水蚀破坏机理的研究仍然有不完备之处，比如未考虑叶片的旋转和末级叶片所处的工作环境。

针对上述现有技术中存在的缺点，急需设计一种核电厂汽轮机叶片动态水蚀实验平台。

发明内容

本发明的目的是设计一种核电厂汽轮机叶片动态水蚀实验平台，模拟湿蒸汽与叶片的工作过程，还原汽轮机运行工况。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种核电厂汽轮机叶片动态水蚀实验平台，包括空气压缩机、气缸模拟器、冷却水箱、电动机以及蒸汽发生器.

空气压缩机和蒸汽发生器分别和气缸模拟器的一侧连接，气缸模拟器的另一侧连接电动机。

气缸模拟器的内部设置有叶片，气缸模拟器的底部连接冷却水箱。

所述核电厂汽轮机叶片动态水蚀实验平台还设置有旋风分离器，旋风分离器与冷却水箱连接。

所述核电厂汽轮机叶片动态水蚀实验平台还设置有颗粒发生器，颗粒发生器设置在空气压缩机和气缸模拟器之间，控制水滴粒径大小与流量。

所述核电厂汽轮机叶片动态水蚀实验平台还设置有流量计、压力检测计和温度检测计。流量计、压力检测计和温度检测计依次设置在蒸汽发生器和气缸模拟器之间。

气缸模拟器设置有一号进口、二号进口、轴承、轴、抽气口、轴封。叶片包括静叶片和动叶片。