一种涡导及燃机叶片水流量测试装置及方法

技术领域

本发明属于叶片水流量检测技术领域，特别是涉及一种涡导及燃机叶片水流量测试装置及方法。

背景技术

对航空发动机的涡导及燃机叶片进行质量检测和性能分析，是研究设计航空发动机的重要步骤，随着航空发动机性能的不断提高，研究设计出高流量比、高推重比、高效率和低损耗的航空发动机已成为发展趋势，但性能的提高也会导致叶片需要承受更高的温度，为此越来越多的叶片被设计成空心气冷式结构，用以增强叶片的冷却效果，为了得到准确的流量数据，并确保能够有效的对叶片质量进行判断，对叶片进行水流量检测就是必不可少的。

目前，在水流量检测过程中，主要采用高位水箱提供测试用水，并要求在高位水箱上至少安装两个不同的液位计，并使测试用水在重力作用下流经叶片，从而进行水流量检测。但是，现有水流量检测装置的重复检测误差较大，而水流量检测过程中水压的稳定性又难以保证，这对重复检测误差也会产生较大的影响，最终会导致水流量检测数据准确性变差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种涡导及燃机叶片水流量测试装置及方法，摒弃了传统高位水箱提供测试用水的方式，流经叶片的测试用水仅通过涡流泵驱动，水循环过程中能够实现稳压控制，能够有效提高水流量检测过程中水压稳定性，降低重复检测误差，进而提高水流量检测数据的准确性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种涡导及燃机叶片水流量测试装置，包括工作仓、电子控制柜、触控显示屏、叶片夹具、动力仓、蓄水箱、涡流泵、过滤器、稳压蓄能器、质量流量变送器、电动压力调节阀及压力传感器；所述工作仓与电子控制柜采用一体化箱式结构，所述触控显示屏嵌装在工作仓的前仓壁上，触控显示屏与电子控制柜进行电连接，在实时工作仓顶部安装有工作指示灯；所述叶片夹具位于工作仓内；所述蓄水箱与动力仓并列设置在工作仓后方，工作仓通过箱式支撑框架架设在地面上方；所述涡流泵的进水口与蓄水箱出水口相连通，在涡流泵进水口与蓄水箱出水口之间的管路上设置有第一手动球阀；所述涡流泵的出水口分三路输出，第一路与过滤器的进水口相连通，第二路通过第二手动球阀与蓄水箱内部相连通，第三路通过电磁开关阀与蓄水箱内部相连通；所述过滤器的出水口与质量流量变送器的进水口相连通，所述稳压蓄能器设置在过滤器与质量流量变送器之间的管路上；所述质量流量变送器的出水口与电动压力调节阀的进水口相连通，电动压力调节阀的出水口与叶片夹具的进水口相连通，叶片夹具的出水口与蓄水箱回水口相连通；所述压力传感器设置在电动压力调节阀与叶片夹具之间的管路上。

所述压力传感器与叶片夹具进水口之间采用多条管路并联的方式进行连通，叶片夹具上的进水口数量与叶片上冷却孔腔室的数量相同且位置一一对应，并联管路中的每一条独立管路均对应一个叶片夹具进水口，且在该独立管路上还设置有手动开关阀。

在所述涡流泵进水口一侧的管路上设置有进水不锈钢过滤网，且进水不锈钢过滤网位于蓄水箱内侧，在涡流泵出水口一侧的管路上设置有出水不锈钢过滤网。

所述电子控制柜内置有上位机和PLC，电子控制柜采用上位机与PLC相结合的自动控制系统。

所述的涡导及燃机叶片水流量测试装置共设置有两套，且两套涡导及燃机叶片水流量测试装置共用一套工作仓和蓄水箱，两套涡导及燃机叶片水流量测试装置并列对称设置。

一种涡导及燃机叶片水流量测试方法，采用了所述的涡导及燃机叶片水流量测试装置，包括如下步骤：

步骤一：将待检测叶片密封装夹到叶片夹具内，然后将叶片夹具送入工作仓内，再将叶片夹具进水口与电动压力调节阀出水口按设计要求连接好，并选择叶片上的其中一个冷却孔腔室进行水流量测试，而且叶片上的其他冷却孔腔室均处于封闭状态，同时将叶片夹具出水口与蓄水箱回水口连接好；

步骤二：在触控显示屏的人机交互界面内输入待检测叶片的型号，同时设定待检测叶片在水流量测试时的压力和压力误差，然后点击人机交互界面内的启动测试按钮，此时工作指示灯点亮，以提示周围无关人员不要触碰测试装置；

步骤三：涡流泵首先启动，第一手动球阀处于打开状态，第二手动球阀处于打开状态，电磁开关阀处于全开状态，蓄水箱内的水经涡流泵出水口分三路流出，第一路依次经过滤器、稳压蓄能器、质量流量变送器、电动压力调节阀、压力传感器及待检测叶片后返回蓄水箱，第二路经第二手动球阀直接返回蓄水箱，第三路径电磁开关阀直接返回蓄水箱，以确保叶片夹具和所有管路不漏水；

步骤四：将电磁开关阀调整到全闭状态，同时将第二手动球阀调整到关闭状态，此时经涡流泵出水口流出的水只剩第一路保持流通状态，水流先经稳压蓄能器进行稳压，再经质量流量变送器及电动压力调节阀进入待检测叶片内，流出待检测叶片的水直接返回蓄水箱，此时为非检测状态下的水循环过程；

步骤五：通过压力传感器实时检测水循环过程中的压力数据，同时通过质量流量变送器实时检测水循环过程中的质量流量数据和体积流量数据，且压力数据、质量流量数据和体积流量数据会实时反馈到电子控制柜内的自动控制系统中，自动控制系统通过比较压力数据的实测值与设定值，进而对电动压力调节阀的开度进行调节，直到压力数据的实测值与设定值达到一致，并且保证压力误差处于设定范围内；

步骤六：当设定压力值保持稳定后，开始进行水流量检测，通过自动控制系统执行定时计量程序，并对流量计量数据进行记录和保存，且保存的流量计量数据为若干组；

步骤七：流量计量结束后，将电磁开关阀调整到全开状态，同时将第二手动球阀调整到打开状态，同时自动控制系统会计算出若干组流量计量数据的平均值，并将该平均值作为最终的水流量检测数据；

步骤八：调整叶片上的冷却孔腔室并重复水流量检测过程，直到叶片上的所有冷却孔腔室全部完成水流量检测；

步骤九：更换待检测叶片，完成后续叶片的水流量检测。

本发明的有益效果：

本发明的涡导及燃机叶片水流量测试装置及方法，摒弃了传统高位水箱提供测试用水的方式，流经叶片的测试用水仅通过涡流泵驱动，水循环过程中能够实现稳压控制，能够有效提高水流量检测过程中水压稳定性，降低重复检测误差，进而提高水流量检测数据的准确性。

附图说明

图1为本发明的一种涡导及燃机叶片水流量测试装置的结构示意图；

图2为本发明的一种涡导及燃机叶片水流量测试装置的结构示意图(局部剖视)；

图3为本发明的一种涡导及燃机叶片水流量测试装置的结构示意图(工作仓、电子控制柜、动力仓及箱式支撑框架均未示出)；

图中，1—工作仓，2—电子控制柜，3—触控显示屏，4—动力仓，5—蓄水箱，6—涡流泵，7—过滤器，8—稳压蓄能器，9—质量流量变送器，10—电动压力调节阀，11—压力传感器，12—工作指示灯，13—箱式支撑框架，14—第一手动球阀，15—第二手动球阀，16—电磁开关阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～3所示，一种涡导及燃机叶片水流量测试装置，包括工作仓1、电子控制柜2、触控显示屏3、叶片夹具、动力仓4、蓄水箱5、涡流泵6、过滤器7、稳压蓄能器8、质量流量变送器9、电动压力调节阀10及压力传感器11；所述工作仓1与电子控制柜2采用一体化箱式结构，所述触控显示屏3嵌装在工作仓1的前仓壁上，触控显示屏3与电子控制柜2进行电连接，在实时工作仓1顶部安装有工作指示灯12；所述叶片夹具位于工作仓1内；所述蓄水箱5与动力仓4并列设置在工作仓1后方，工作仓1通过箱式支撑框架13架设在地面上方；所述涡流泵6的进水口与蓄水箱5出水口相连通，在涡流泵6进水口与蓄水箱5出水口之间的管路上设置有第一手动球阀14；所述涡流泵6的出水口分三路输出，第一路与过滤器7的进水口相连通，第二路通过第二手动球阀15与蓄水箱5内部相连通，第三路通过电磁开关阀16与蓄水箱5内部相连通；所述过滤器7的出水口与质量流量变送器9的进水口相连通，所述稳压蓄能器8设置在过滤器7与质量流量变送器9之间的管路上；所述质量流量变送器9的出水口与电动压力调节阀10的进水口相连通，电动压力调节阀10的出水口与叶片夹具的进水口相连通，叶片夹具的出水口与蓄水箱5回水口相连通；所述压力传感器11设置在电动压力调节阀10与叶片夹具之间的管路上。

所述压力传感器11与叶片夹具进水口之间采用多条管路并联的方式进行连通，叶片夹具上的进水口数量与叶片上冷却孔腔室的数量相同且位置一一对应，并联管路中的每一条独立管路均对应一个叶片夹具进水口，且在该独立管路上还设置有手动开关阀。

在所述涡流泵6进水口一侧的管路上设置有进水不锈钢过滤网，且进水不锈钢过滤网位于蓄水箱5内侧，在涡流泵6出水口一侧的管路上设置有出水不锈钢过滤网。

所述电子控制柜2内置有上位机和PLC，电子控制柜2采用上位机与PLC相结合的自动控制系统。

所述的涡导及燃机叶片水流量测试装置共设置有两套，且两套涡导及燃机叶片水流量测试装置共用一套工作仓1和蓄水箱5，两套涡导及燃机叶片水流量测试装置并列对称设置。通过并列对称设置的两套两套涡导及燃机叶片水流量测试装置可以一次完成两个叶片的水流量检测。

一种涡导及燃机叶片水流量测试方法，采用了所述的涡导及燃机叶片水流量测试装置，包括如下步骤：

步骤一：将待检测叶片密封装夹到叶片夹具内，然后将叶片夹具送入工作仓1内，再将叶片夹具进水口与电动压力调节阀10出水口按设计要求连接好，并选择叶片上的其中一个冷却孔腔室进行水流量测试，而且叶片上的其他冷却孔腔室均处于封闭状态，同时将叶片夹具出水口与蓄水箱5回水口连接好；

步骤二：在触控显示屏3的人机交互界面内输入待检测叶片的型号，同时设定待检测叶片在水流量测试时的压力和压力误差，然后点击人机交互界面内的启动测试按钮，此时工作指示灯12点亮，以提示周围无关人员不要触碰测试装置；

步骤三：涡流泵6首先启动，第一手动球阀14处于打开状态，第二手动球阀15处于打开状态，电磁开关阀16处于全开状态，蓄水箱5内的水经涡流泵6出水口分三路流出，第一路依次经过滤器7、稳压蓄能器8、质量流量变送器9、电动压力调节阀10、压力传感器11及待检测叶片后返回蓄水箱5，第二路经第二手动球阀15直接返回蓄水箱5，第三路径电磁开关阀16直接返回蓄水箱5，以确保叶片夹具和所有管路不漏水；

步骤四：将电磁开关阀16调整到全闭状态，同时将第二手动球阀15调整到关闭状态，此时经涡流泵6出水口流出的水只剩第一路保持流通状态，水流先经稳压蓄能器8进行稳压，再经质量流量变送器9及电动压力调节阀10进入待检测叶片内，流出待检测叶片的水直接返回蓄水箱5，此时为非检测状态下的水循环过程；

步骤五：通过压力传感器11实时检测水循环过程中的压力数据，同时通过质量流量变送器9实时检测水循环过程中的质量流量数据和体积流量数据，且压力数据、质量流量数据和体积流量数据会实时反馈到电子控制柜2内的自动控制系统中，自动控制系统通过比较压力数据的实测值与设定值，进而对电动压力调节阀10的开度进行调节，直到压力数据的实测值与设定值达到一致，并且保证压力误差处于设定范围内；

步骤六：当设定压力值保持稳定后，开始进行水流量检测，通过自动控制系统执行定时计量程序，并对流量计量数据进行记录和保存，且保存的流量计量数据为若干组；例如，以500秒为测量总时长，且每隔10秒记录一次水流量数据，因此一共可以记录50组流量数据；

步骤七：流量计量结束后，将电磁开关阀16调整到全开状态，同时将第二手动球阀15调整到打开状态，同时自动控制系统会计算出若干组流量计量数据的平均值，并将该平均值作为最终的水流量检测数据；

步骤八：调整叶片上的冷却孔腔室并重复水流量检测过程，直到叶片上的所有冷却孔腔室全部完成水流量检测；

步骤九：更换待检测叶片，完成后续叶片的水流量检测。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。