結(jié)構(gòu)件的熱疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及結(jié)構(gòu)件的熱疲勞試驗(yàn)領(lǐng)域，具體地，涉及一種結(jié)構(gòu)件的熱疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]噴嘴作為發(fā)動(dòng)機(jī)、鍋爐和反應(yīng)器的核心部件，所處工況具有高溫、高頻動(dòng)態(tài)負(fù)荷、強(qiáng)腐蝕、高介質(zhì)流速等特性，因此經(jīng)常由于熱疲勞、高溫材料相變、噴射混合不均勻以及高溫腐蝕的原因而發(fā)生故障。其中用于石油、煤漿進(jìn)料的燒嘴也會(huì)由于這些問(wèn)題出現(xiàn)壽命短以及性能變差的問(wèn)題。其中，為了提升噴嘴、燒嘴等結(jié)構(gòu)件的使用壽命和性能，需要對(duì)其進(jìn)行熱疲勞、機(jī)械載荷等試驗(yàn)，以檢測(cè)其性能。
[0003]目前，現(xiàn)有技術(shù)中的疲勞試驗(yàn)裝置多按照固定的冷熱循環(huán)周期進(jìn)行試驗(yàn)，例如以500個(gè)循環(huán)或1000個(gè)循環(huán)后卸載，然后通過(guò)SEM觀察表面裂紋的產(chǎn)生情況。其中，此類(lèi)裝置通過(guò)開(kāi)始溫度校正，即在目前的溫度環(huán)境下，從最高溫度冷卻到最低溫度需要的時(shí)間，以后一直按照該冷卻時(shí)間進(jìn)行，即，加熱和冷卻的循環(huán)周期固定，但是隨著測(cè)試時(shí)間的增加，由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溫度的疊加效應(yīng)，周期固定的循環(huán)測(cè)試方式將使得結(jié)構(gòu)件實(shí)際上未達(dá)到相應(yīng)溫度，而存在測(cè)試誤差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)件的熱疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，該熱疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)試精度高。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)件的熱疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，包括加熱所述結(jié)構(gòu)件的加熱模塊、冷卻所述結(jié)構(gòu)件的冷卻模塊以及檢測(cè)所述結(jié)構(gòu)件的疲勞損傷變量的損傷檢測(cè)模塊，所述熱疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)還包括實(shí)時(shí)檢測(cè)所述結(jié)構(gòu)件上的溫度的溫度檢測(cè)裝置以及第一控制器，其中所述溫度檢測(cè)裝置與所述第一控制器電連接，所述第一控制器分別與所述加熱模塊和所述冷卻模塊電連接。
[0006]優(yōu)選地，所述損傷檢測(cè)模塊包括實(shí)時(shí)檢測(cè)所述結(jié)構(gòu)件的疲勞損傷變量的損傷檢測(cè)
目.0
[0007]優(yōu)選地，所述損傷檢測(cè)裝置為檢測(cè)并記錄所述結(jié)構(gòu)件的裂紋的直流開(kāi)爾文雙臂電橋檢測(cè)裝置。
[0008]優(yōu)選地，所述加熱模塊包括電磁感應(yīng)加熱裝置，該電磁感應(yīng)加熱裝置包括兩個(gè)獨(dú)立控制的輸出端，該兩個(gè)輸出端分別用于布置在所述結(jié)構(gòu)件的相對(duì)兩端。
[0009]優(yōu)選地，所述冷卻模塊包括能夠?qū)λ鼋Y(jié)構(gòu)件分別進(jìn)行冷卻和加壓的氣體冷卻加壓裝置。
[0010]優(yōu)選地，所述冷卻模塊包括循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，該循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的冷卻水流經(jīng)形成于所述結(jié)構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部流道。
[0011]優(yōu)選地，所述循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中所述結(jié)構(gòu)件的進(jìn)水口和回水口分別設(shè)置有流量檢測(cè)裝置。
[0012]優(yōu)選地，所述流量檢測(cè)裝置與第二控制器電連接，該第二控制器與所述加熱模塊電連接。
[0013]優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)件為噴嘴或燒嘴。
[0014]優(yōu)選地，所述熱疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)還包括支撐所述結(jié)構(gòu)件的支架，該支架上設(shè)置有控制該支架溫度的冷卻系統(tǒng)。
[0015]通過(guò)上述技術(shù)方案，由于采用了以溫度為檢測(cè)變量的閉環(huán)控制方式，能夠通過(guò)第一控制器控制加熱模塊和冷卻模塊以使得結(jié)構(gòu)件的溫度按照設(shè)定的溫度曲線進(jìn)行變化，從而避免由于溫度疊加而造成的測(cè)試誤差，使得所得到熱疲勞測(cè)試精度高。
[0016]本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0017]附圖是用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中:
[0018]圖1是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式提供的熱疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0019]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0020]I結(jié)構(gòu)件2 加熱模塊
[0021]3冷卻模塊4損失檢測(cè)裝置
[0022]5溫度檢測(cè)裝置 6第一控制器
[0023]31氣體冷卻加壓裝置32 循環(huán)水冷卻系統(tǒng)
[0024]33流量檢測(cè)裝置 34 第二控制器
[0025]35輸出端
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)件的熱疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，尤其是對(duì)噴嘴、燒嘴等結(jié)構(gòu)件I進(jìn)行熱疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)熱疲勞損傷的檢測(cè)，該試驗(yàn)系統(tǒng)包括加熱結(jié)構(gòu)件I的加熱模塊2、冷卻結(jié)構(gòu)件I的冷卻模塊3以及檢測(cè)結(jié)構(gòu)件I的疲勞損傷變量的損傷檢測(cè)模塊，因此能夠通過(guò)模擬溫度劇烈變化時(shí)結(jié)構(gòu)件I的疲勞損傷變量，如裂紋的情況來(lái)確定該結(jié)構(gòu)件I的熱疲勞性能。為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，即提高檢測(cè)精度，本實(shí)用新型提供的熱疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)還包括實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)構(gòu)件I上的溫度的溫度檢測(cè)裝置5以及第一控制器6，其中溫度檢測(cè)裝置5與第一控制器6電連接，第一控制器6分別與加熱模塊2和冷卻模塊3電連接。這樣，溫度檢測(cè)裝置5能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)件I上的溫度實(shí)時(shí)反饋到第一控制器6并由第一控制器6判斷該實(shí)時(shí)溫度是否與設(shè)定的溫度曲線相對(duì)應(yīng)，如果出現(xiàn)由于溫度疊加效應(yīng)等原因造成的溫度未達(dá)到設(shè)定的最低或最高溫度時(shí)，可以通過(guò)第一控制器6對(duì)加熱模塊2和/或冷卻模塊3進(jìn)行控制，以使得結(jié)構(gòu)件I的溫度達(dá)到要求。由于采用了以溫度為檢測(cè)變量的閉環(huán)控制方式，避免了現(xiàn)有技術(shù)中只通過(guò)特定的加熱、冷卻周期對(duì)結(jié)構(gòu)件I進(jìn)行試驗(yàn)所造成的測(cè)試誤差，從而使得結(jié)構(gòu)件I的熱疲勞試驗(yàn)檢測(cè)精度更為精確。
[0028]需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型提及的“第一控制器6、第二控制器34”可以為本領(lǐng)域內(nèi)公知的任意控制部件，例如PLC可編程控制器等，該控制器可以為單獨(dú)部件也可以為集成在相應(yīng)設(shè)備的控制系統(tǒng)中的集成部件，對(duì)此本實(shí)用新型不做限制。
[0029]不同于現(xiàn)有技術(shù)中需要在試驗(yàn)結(jié)束后將結(jié)構(gòu)件I從加熱/冷卻環(huán)境中取出再后利用SEM等設(shè)備對(duì)疲勞損傷變量進(jìn)行檢測(cè)的方式，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，損傷檢測(cè)模塊包括實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)構(gòu)件I的疲勞損傷變量的損傷檢測(cè)裝置4。這樣，可以實(shí)時(shí)記錄疲勞損傷變量與冷熱循環(huán)周期之間的關(guān)系，保證試驗(yàn)測(cè)試精度。作為一種優(yōu)選實(shí)施例，損傷檢測(cè)裝置4為檢測(cè)并記錄結(jié)構(gòu)件I的裂紋的直流開(kāi)爾文雙臂電橋檢測(cè)裝置，以能夠準(zhǔn)確記錄疲勞損傷變量和冷熱循環(huán)周期之間的關(guān)系，在其他實(shí)施方式中還可以使用其他能夠?qū)嵤z測(cè)疲勞損傷變量的裝置，對(duì)于此類(lèi)變形均應(yīng)落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍中。
[0030]在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，為了模擬燒嘴等結(jié)構(gòu)件I的溫度梯度變化，優(yōu)選地，加熱模塊2包括電磁感應(yīng)加熱裝置，該電磁感應(yīng)加熱裝置包括兩個(gè)獨(dú)立控制的輸出端35，該兩個(gè)輸出端35分別用于布置在結(jié)構(gòu)件I的相對(duì)兩端，這樣，通過(guò)對(duì)兩個(gè)輸出端35的獨(dú)立功率調(diào)節(jié)，能夠使得結(jié)構(gòu)件I的溫度在軸向或徑向上發(fā)生梯度變化。其中，電磁感應(yīng)加熱裝置的加熱線圈主要通過(guò)交流電源AC激發(fā)在線圈內(nèi)產(chǎn)生極性瞬間的強(qiáng)磁束，此磁束貫通被加熱結(jié)構(gòu)件I而達(dá)到加熱效果，并且能夠快速完成對(duì)結(jié)構(gòu)件I的加熱。例如從900°C到1200°C的加熱頻率可以到0.5Hz，并且可以任意設(shè)定加熱、冷卻周期波形。
[0031]其中，電磁感應(yīng)加熱裝置為本領(lǐng)域內(nèi)公知部件，主要可包括交流電壓AC、加熱線圈、測(cè)溫系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、記錄儀以及自循環(huán)冷卻系統(tǒng)等部件。其中本實(shí)用新型中可通過(guò)第一控制器6對(duì)交流電壓的功率進(jìn)行控制即可，其中的第一控制器6可以集成在該加熱裝置的控制系統(tǒng)中，對(duì)于電磁感應(yīng)加熱裝置的此類(lèi)結(jié)構(gòu)、操