一種燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃機(jī)熱障涂層的熱性能檢測(cè)設(shè)備，具體地講是一種燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)廣泛應(yīng)用于電廠發(fā)電、艦船動(dòng)力、航空發(fā)動(dòng)機(jī)，是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)制造水平的最高標(biāo)準(zhǔn)?？v觀全球，能自主生產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)的僅有少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的少數(shù)企業(yè)。隨著現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的不斷升級(jí)，絕大多數(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣溫度均已經(jīng)超過1300°C，而最新研發(fā)的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣溫度已經(jīng)超過1600°C。進(jìn)氣溫度越高，燃機(jī)的效率和經(jīng)濟(jì)性也越高，這就對(duì)燃機(jī)高溫部件的熱性能提出了更高的要求。現(xiàn)代研制的高溫合金普遍的工作溫度小于1000°C，且提升燃機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻效率也已經(jīng)非常有限，現(xiàn)在廣泛的方法是在金屬基材表面制備一層熱障涂層。它可以有效的降低燃機(jī)葉片的溫度，減緩高溫燃?xì)鉄崃Ωg，延長(zhǎng)高溫葉片的壽命，提高燃機(jī)的效率非常明顯。
[0003]熱障涂層在燃機(jī)上運(yùn)行前，都需要對(duì)其進(jìn)行一系列熱性能驗(yàn)證測(cè)試，其中作為熱障涂層的基本參數(shù)-隔熱效果，是評(píng)判熱障涂層性能是否優(yōu)良的重要標(biāo)準(zhǔn)。因此采取科學(xué)的辦法，測(cè)試、驗(yàn)證、評(píng)價(jià)涂層的隔熱性能，是確保涂層開發(fā)、燃機(jī)核心部件可靠性的重要環(huán)節(jié)。同時(shí)熱障涂層由于自身工作特點(diǎn)復(fù)雜，服役工況惡劣，隔熱效果的測(cè)試不易直接在燃燒器或者透平動(dòng)葉上進(jìn)行，可行的方法是用試樣來模擬熱障涂層的工作環(huán)境，檢測(cè)其隔熱性能。因此需設(shè)計(jì)制造一套適用于熱障涂層試樣隔熱效果測(cè)試的裝置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，該裝置用試樣來模擬熱障涂層的工作環(huán)境，方便地檢測(cè)其隔熱性能。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，其特征在于:包括試驗(yàn)電爐、系統(tǒng)控制箱、熱障涂層試樣和參照試樣；所述熱障涂層試樣和參照試樣為大小形狀完全相同的一端封閉的圓管，它們均放置于試驗(yàn)電爐內(nèi)同等受熱高溫環(huán)境；開口端均通過冷氣進(jìn)氣管與系統(tǒng)控制箱內(nèi)的質(zhì)量流量計(jì)連接；所述熱障涂層試樣和參照試樣的內(nèi)壁均安裝有熱電偶，所述熱電偶與系統(tǒng)控制箱連接。
[0006]所述質(zhì)量流量計(jì)連接冷卻氣流量控制器，并由冷卻氣流量控制器進(jìn)行大小調(diào)節(jié)。
[0007]所述熱障涂層試樣和參照試樣內(nèi)通入的冷卻氣，流量大小是一致的。
[0008]所述試驗(yàn)電爐為管式電爐，試驗(yàn)溫度可調(diào)節(jié)，爐膛恒溫區(qū)長(zhǎng)度由兩試樣總長(zhǎng)確定，熱障涂層試樣和參照試樣分別從爐膛的左右方向放入，保證同時(shí)置于恒溫區(qū)。
[0009]所述熱障涂層試樣和參照試樣的開口端均有端蓋，所述端蓋上有進(jìn)氣管、出氣管和熱電偶通道，保證了試樣內(nèi)部與外部環(huán)境分開。
[0010]所述熱電偶通過在熱障涂層試樣或參照試樣的中部鉆削一個(gè)小孔，焊接在緊貼內(nèi)壁小孔下方位置。
[0011]所述焊接為熔焊焊接。
[0012]所述系統(tǒng)控制箱通過分別安裝在兩路進(jìn)氣管上的球閥、電磁閥控制通入熱障涂層試樣和參照試樣的冷卻氣通斷。
[0013]所述熱障涂層試樣和參照試樣的內(nèi)壁溫度，通過系統(tǒng)控制箱顯示。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1、該裝置可模擬燃機(jī)燃燒器熱障涂層的受熱、隔熱、冷卻等服役環(huán)境，通過實(shí)驗(yàn)可以準(zhǔn)確測(cè)試熱障涂層在本裝置條件下的隔熱效果。
[0015]2、采用對(duì)比測(cè)試，可排除冷卻氣降溫效果，測(cè)量結(jié)果即為熱障涂層的本身隔熱效果O
[0016]3、用本發(fā)明的熱電偶安裝結(jié)構(gòu)，使熱電偶與式樣內(nèi)壁緊密，所測(cè)量溫度真實(shí)。用打孔加熔焊焊接，使加工變得容易。
[0017]4、本發(fā)明的試樣結(jié)構(gòu)，能保證試樣在試驗(yàn)時(shí)，試樣內(nèi)部的冷卻氣環(huán)境與外部的電爐加熱環(huán)境隔開，不相互影響。
[0018]5、本發(fā)明可測(cè)試試樣在不同試驗(yàn)溫度、不同冷卻氣流量大小下熱障涂層的不同隔熱效果，可以模擬燃機(jī)涂層在真實(shí)工作環(huán)境下受冷氣冷卻的工作條件，使得測(cè)試的隔熱效果更符合涂層實(shí)際工作結(jié)果。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2本發(fā)明測(cè)試原理示意圖；
圖3為熱障涂層試樣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中標(biāo)號(hào):I一冷卻氣流量控制器，2—系統(tǒng)控制箱，3—進(jìn)氣管，4一熱電偶，5—參照試樣，6—管式電爐，7—出氣管，8—熱障涂層試樣，9一球閥，10—電磁閥，11一質(zhì)量流量計(jì)，12—端蓋，13 一熱障涂層，14 一恪焊。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1至圖3所示，一種燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，包括管式電爐6、系統(tǒng)控制箱2、冷卻氣流量控制器1、熱障涂層試樣8和參照試樣5 ;所述熱障涂層試樣8和參照試樣5為大小形狀完全相同的一端封閉的圓管，它們的不同之處是熱障涂層試樣8的外表涂有熱障涂層13，而參照試樣5沒有；它們均放置于管式電爐6內(nèi)恒溫區(qū)；開口端均通過冷氣進(jìn)氣管3與系統(tǒng)控制箱2內(nèi)的質(zhì)量流量計(jì)11連接，所述質(zhì)量流量計(jì)11通過冷卻氣流量控制器I調(diào)節(jié)大??；所述熱障涂層試樣8和參照試樣5的內(nèi)壁均安裝有熱電偶4，所述熱電偶4與系統(tǒng)控制箱2連接，所測(cè)得的熱障涂層試樣8和參照試樣5的內(nèi)壁溫度通過系統(tǒng)控制箱2顯示。所述管式電爐6的試驗(yàn)溫度可調(diào)節(jié)，爐膛恒溫區(qū)長(zhǎng)度由兩試樣總長(zhǎng)確定，熱障涂層試樣8和參照試樣5分別從爐膛的左右方向放入，保證同時(shí)置于恒溫區(qū)。所述熱障涂層試樣8和參照試樣5的開口端均有端蓋12，所述端蓋12上有進(jìn)氣管3、出氣管7和熱電偶4的通道。所述熱電偶4通過在熱障涂層試樣8或參照試樣5的中部鉆削一個(gè)小孔，焊接在緊貼內(nèi)壁小孔下方位置。所述焊接為熔焊14焊接。所述系統(tǒng)控制箱2通過分別安裝在兩路進(jìn)氣管3上的球閥9、電磁閥10控制通入熱障涂層試樣8和參照試樣5的冷卻氣通斷。
[0022]本發(fā)明的測(cè)試過程是:試驗(yàn)準(zhǔn)備進(jìn)行前，需確定氣源、電源處于關(guān)閉狀態(tài)。將熱障涂層試件8和參照試樣5固定在支架上，分別從兩端推入管式電爐6爐膛恒溫區(qū)，不允許兩試件與爐膛壁觸碰，后接入冷卻氣管，并將爐膛口用保溫石棉密封隔絕。接通電源、氣源，打開流量控制儀，流量開關(guān)置于零位。按所需的試驗(yàn)溫度和試驗(yàn)過程，在電爐程序控制面板輸入電爐的加熱程序，啟動(dòng)電爐加熱，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到試驗(yàn)溫度時(shí)，打開冷卻氣開關(guān)，并調(diào)節(jié)需要的冷卻氣流量，待兩路溫度降至不再變化時(shí)，即達(dá)到了加熱一冷卻穩(wěn)態(tài)效果，記錄此時(shí)熱障涂層試件8和參照試樣5內(nèi)壁溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算當(dāng)前加熱溫度和冷卻氣流量的熱障涂層13的隔熱效果。改變兩試件內(nèi)部冷卻空氣流量大小，系統(tǒng)再次達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，即可測(cè)量不同冷卻氣流量條件下的熱障涂層13隔熱溫度效果。
[0023]通過測(cè)試表明，本系統(tǒng)成功對(duì)噴涂后的熱障涂層試樣8進(jìn)行了性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果符合熱障涂層13實(shí)際工作的隔熱性能。該裝置也可對(duì)其他不同工藝參數(shù)的熱障涂層試樣進(jìn)行測(cè)試，為熱障涂層的研制提供參考。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，其特征在于:包括試驗(yàn)電爐、系統(tǒng)控制箱、熱障涂層試樣和參照試樣；所述熱障涂層試樣和參照試樣為大小形狀完全相同的一端封閉的圓管，它們均放置于試驗(yàn)電爐內(nèi)同等受熱高溫環(huán)境；開口端均通過冷氣進(jìn)氣管與系統(tǒng)控制箱內(nèi)的質(zhì)量流量計(jì)連接；所述熱障涂層試樣和參照試樣的內(nèi)壁均安裝有熱電偶，所述熱電偶與系統(tǒng)控制箱連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，其特征在于:所述質(zhì)量流量計(jì)連接冷卻氣流量控制器，并由冷卻氣流量控制器進(jìn)行大小調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，其特征在于:所述熱障涂層試樣和參照試樣內(nèi)通入的冷卻氣，流量大小是一致的。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)電爐為管式電爐，試驗(yàn)溫度可調(diào)節(jié)，爐膛恒溫區(qū)長(zhǎng)度由兩試樣總長(zhǎng)確定，熱障涂層試樣和參照試樣分別從爐膛的左右方向放入，保證同時(shí)置于恒溫區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，其特征在于:所述熱障涂層試樣和參照試樣的開口端均有端蓋，所述端蓋上有進(jìn)氣管、出氣管和熱電偶通道，保證了試樣內(nèi)部與外部環(huán)境分開。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，其特征在于:所述熱電偶通過在熱障涂層試樣或參照試樣的中部鉆削一個(gè)小孔，焊接在緊貼內(nèi)壁小孔下方位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，其特征在于:所述焊接為熔焊焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，其特征在于:所述系統(tǒng)控制箱通過分別安裝在兩路進(jìn)氣管上的球閥、電磁閥控制通入熱障涂層試樣和參照試樣的冷卻氣通斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，其特征在于:所述熱障涂層試樣和參照試樣的內(nèi)壁溫度，通過系統(tǒng)控制箱顯示。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃機(jī)熱障涂層隔熱效果測(cè)試裝置，其特征在于：包括試驗(yàn)電爐、系統(tǒng)控制箱、熱障涂層試樣和參照試樣；所述熱障涂層試樣和參照試樣為大小形狀完全相同的一端封閉的圓管，它們均放置于試驗(yàn)電爐內(nèi)同等受熱高溫環(huán)境；開口端均通過冷氣進(jìn)氣管與系統(tǒng)控制箱內(nèi)的質(zhì)量流量計(jì)連接；所述熱障涂層試樣和參照試樣的內(nèi)壁均安裝有熱電偶，所述熱電偶與系統(tǒng)控制箱連接。該裝置可模擬燃機(jī)燃燒器熱障涂層的受熱、隔熱、冷卻等服役環(huán)境，通過實(shí)驗(yàn)可以準(zhǔn)確測(cè)試熱障涂層在本裝置條件下的隔熱效果。
【IPC分類】G01N25-20
【公開號(hào)】CN104792819
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510180512
【發(fā)明人】王焱, 梁君, 李小江, 薛慧婷, 李霽, 禹爭(zhēng)光, 陳明東, 楊德存, 白潤(rùn)東, 宋冬梅
【申請(qǐng)人】東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月16日