[发明专利]一种静叶加热除湿的动态测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种静叶加热除湿的动态测试系统及方法，该系统包括叶栅流场主系统、加热蒸汽子系统、循环冷却系统以及试验观测系；叶栅流场主系统由蒸汽发生器供汽，用于模拟实际汽轮机静叶的流场情况；加热蒸汽系统由蒸汽发生器供汽，用于试验段静叶的加热除湿测试；循环冷却系统用于将蒸汽凝结成水并在叶栅流场主系统继续循环；试验观测系统用于对试验运行参数的调控，对静叶表面水膜状态以及静叶出口二次水滴的大小和数量进行观测和记录。该方法通过对汽轮机湿蒸汽级压力、湿度以及叶栅的各项流动参数进行模化，测量静叶出口表面水膜状态以及静叶出口二次水滴状态，对汽轮机静叶加热除湿效果进行验证，为除湿研究提供可靠的动态测试数据。

技术领域

本发明属于工业设备技术领域以及汽轮机静叶除湿等技术领域，具体涉及一种静叶加热除湿的动态测试系统及方法，应用在汽轮机湿蒸汽级静叶加热除湿数据测试及验证。

背景技术

汽轮机是一种典型的叶轮机械，高温高压蒸汽带动叶片旋转对外输出轴功，是火力发电厂和核电厂的主要设备之一。在汽轮机的湿蒸汽级中，尤其是低压末几级，蒸汽会逐渐凝结产生水滴微粒群，附着在静叶表面形成水膜。在高速气流的带动下，液膜会撕裂，生成直径更大的二次水滴，这些水滴撞击动叶表面，产生水蚀，不仅影响通流气动效率，还可能导致叶片断裂，严重威胁汽轮机的正常运行。

目前对汽轮机叶片防水蚀的研究主要有被动和主动两种方法。其中，动叶防水蚀是一种被动的处理方式，主要包括在进汽测背部易发生水蚀的区域进行局部的激光淬火、喷涂等特殊处理，以及使用司太力合金等方式，目的是减轻水滴对动叶的损伤，增加叶片的寿命；静叶除湿则是一种主动除湿的方式，主要是通过将静叶制成空腔，通过吹扫、抽吸、加热等方式减少或者消除二次水滴的生成，从而减少液滴对动叶的冲蚀。采用加热方法时，加热蒸汽仅在空心静叶内部流动，通过对静叶外表面进行加热使水滴或水膜蒸发，抑制表面附近的蒸汽凝结，且静叶外表面的水膜蒸发后不会再次形成水膜和水滴。同时，加热蒸汽可以采用汽轮机汽封排气或者热力系统中的一些漏气，而不引入外部能量，可提高汽轮机整体的能量利用率，具有较好的节能效果。加热蒸汽的供应和回收采用独立的二次通路，并不汇入主流，因此不会影响主流的气动性能，且加热蒸汽的流动通道仅设置在静叶空腔内，无需在叶片表面开设槽缝，对静叶结构强度的影响较小。综上所述，加热除湿方法相比于抽吸和吹扫方法具有更为显著的优势，是一种高效的汽轮机静叶除湿技术，具有广阔的应用前景。

根据现有的公开资料显示，目前对加热除湿的研究方法大多停留在理论研究阶段，缺乏工程应用的实例。且蒸汽加热除湿涉及复杂的相变换热过程，受加热通道设计、加热蒸汽参数选取等多方面影响，因此现阶段工程试验方面的研究较少，缺乏可靠的动态试验数据，亟需发展一种能够很好的模拟实际运行状况的精确、可信的动态测试方法。

发明内容

本发明的目的是提供了一种静叶加热除湿的动态测试系统及方法，用于对汽轮机湿蒸汽级静叶加热除湿效果进行数据测试及验证，通过对汽轮机湿蒸汽级压力、湿度以及叶栅的各项流动参数进行模化，检验加热静叶的除湿效果，进一步改进静叶除湿结构，并利用模化试验方法转换为实际工作状态下的高效除湿参数范围。

为了达到目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种静叶加热除湿的动态测试系统，包括叶栅流场主系统、加热蒸汽子系统、循环冷却系统以及试验观测系；

叶栅流场主系统由蒸汽发生器供汽，用于模拟实际汽轮机静叶的流场情况；

加热蒸汽系统由蒸汽发生器供汽，用于试验段静叶的加热除湿测试；

循环冷却系统用于将蒸汽凝结成水并在叶栅流场主系统继续循环；

试验观测系统用于对试验运行参数的调控，对静叶表面水膜状态以及静叶出口二次水滴的大小和数量进行观测和记录。