隨著燃氣輪機技術的不斷發展,渦輪進口燃氣溫度也隨之升高,渦輪葉片工作環境更加惡劣,而渦輪葉片使用壽命是決定燃氣輪機服役周期的一個重要因素,為防止葉片表面出現高溫熱蝕損壞,需對其進行高效冷卻。發展渦輪葉片表面溫度測量技術,不但可為渦輪葉片冷卻結構優化設計提供數據支持,而且可對渦輪葉片表面溫度進行實時監測,避免運行于安全溫度以上,保障渦輪葉片安全可靠運行。
傳熱傳質研究中心研究人員針對渦輪內部復雜的熱環境,提出了渦輪葉片表面溫度測量新技術,并進行了大量實驗與理論研究:設計建立了材料表面光譜輻射特性測量平臺,對葉片常用高溫合金材料輻射特性進行了詳細研究并建立了相關數據庫;開發了燃氣光譜輻射特性計算程序并設計建立了實驗驗證平臺,在對燃氣輻射特性進行研究的同時,實驗驗證了計算程序的可靠性;設計開發了逆向蒙特卡羅法輻射計算程序,極大提高了輻射計算速度;基于逆向蒙特卡羅法輻射計算程序,研究了各參數對溫度測量準確性的影響規律,為復雜輻射條件下渦輪葉片表面溫度準確測量提供了支持。基于上述理論與實驗研究,設計制作了渦輪葉片溫度測量原理樣機,對其穩態輸出及動態特性進行了分析,并在此基礎上開發了一套適于工程應用的便攜式溫度測量系統,相關的實驗室標定校準與測試工作已經完成,各項指標均滿足渦輪葉片溫度測量需求,個別指標甚至達到國際先進水平,標志著研發團隊突破了高頻測量過程噪聲干擾的問題,掌握了渦輪葉片表面溫度測量關鍵技術。目前,正準備在行業院所相關實驗平臺上對該技術進行進一步測試和驗證。
相關研究成果已申請發明專利3項,其中2項已獲授權。
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責任編輯:劉洋
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