实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置的制作方法

本发明涉及一种海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置，尤其是一种进行叶轮腐蚀因素分析以及叶轮加速腐蚀的试验装置。

背景技术：

海洋装备技术的研究一直是各国一个焦点，海洋的勘测、海洋油气资源的开发、海洋救生、以及海军军事等都离不开海水液压技术。海水泵作为海水液压系统的关键动力部件，其寿命决定了整个海水液压系统的检修和使用周期。有统计结果表明，海水泵检修过程中有50％的概率会发生泵轴及叶轮腐蚀的现象，叶轮在使用约10-12个月后出现严重损坏。因此，开展通海水泵叶轮冲刷腐蚀作用机理研究，分析腐蚀作用的影响因素，寻求冲刷腐蚀的防护方法，延长海水设备的使用寿命具有重要意义。

我国十分重视海水腐蚀与防护研究，但是研究仅停留在材料本身上，对部件级别的海水腐蚀及防护还研究的较少，没有针对叶轮腐蚀的设备，更没有能够模拟叶轮腐蚀环境的专用设备。例如在文献《转子式动海水腐蚀试验装置设计研究》中研制了一种材料海水腐蚀试验装置，能够模拟船舶材料在海水环境中的工况，研究材料在海水中的腐蚀行为和规律，测定材料及防污涂层的腐蚀性能。但是材料腐蚀试验装置无法模拟叶轮的真实运行状态，无法确定海水冲刷腐蚀状态腐蚀的初始位置，对叶轮防护没有针对性的措施，对叶轮的制造和检测工艺没有针对性建议。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供一种实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置，真实模拟海水泵轮的工作环境，模拟海水成分、海水流速、海水冲刷角度、叶轮工作转速等参数对叶轮腐蚀行为的影响，利用加速腐蚀装置，缩减试验时间，为研究海水泵叶轮的腐蚀行为、寻求冲刷腐蚀的防护方法、提高叶轮的制造和防护工艺提供必要的支撑。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置，由叶轮安装模块、腐蚀环境模拟模块、冲刷条件模拟模块、加速模块组成，其中，所述叶轮安装模块包括变频驱动器、变频电机、安装轴；所述腐蚀环境模拟模块包括密封装置、水箱、冲刷喷头、排污阀；所述冲刷条件模拟模块包括流量计、收缩管段、整流装置、沙粒投入装置、调节阀、循环水泵、循环水泵变频电机、变频驱动器、过滤装置，所述水箱中放置被测叶轮，并充满人工海水，所述被测叶轮安装在安装轴上，并通过安装轴连接变频电机及变频驱动器，通过变频驱动器改变驱动电机的转速实现被测叶轮不同运行状态；所述水箱内设置对应被测叶轮的冲刷喷头，所述冲刷喷头依次通过流量计、收缩管段、整流装置、沙粒投入装置、调节阀连接循环水泵的输出口，循环水泵的输入口通过管道和过滤装置连接水箱底部出水口，所述循环水泵连接循环水泵变频电机及变频驱动器。

进一步，所述水箱下部内还设有加热电极，加热电极连接加热装置，水箱底部还设有排污阀。

进一步，所述被测叶轮通过键和叶轮螺栓与安装轴-固定连接，且安装轴-上增设辅助支撑轴承座-，用于保证运行过程中被测叶轮的稳定性。

进一步，所述水箱和安装轴-之间通过密封装置进行密封连接，防止试验时介质飞溅。

进一步，所述水箱内置温度传感器、液位显示器，用于实时显示水箱内介质状态，

进一步，所述冲刷喷头为拆卸部件，并可根据试验需求进行更换以改变冲刷角度。

本发明的有益效果是：

本发明可模拟海水泵叶轮的真实工作环境，进行多种不同型号规格叶轮的冲刷腐蚀试验，评估叶轮的可靠性。具体包括：

(1)完成叶轮腐蚀影响因素分析。通过改变装置的运行参数，进行叶轮腐蚀条件的模拟，找出影响叶轮腐蚀行为的主要因素并采取有针对的防护措施。

(2)完成叶轮腐蚀防护方法效果验证。通过观察装置中防腐涂层性能变化，评价工艺参数、材料参数、表面涂层等对叶轮抗腐蚀性能的影响。

(3)完成加速腐蚀试验。通过装置中的加速腐蚀模块，进行叶轮加速腐蚀试验，缩短研究周期和降低研究费用。

附图说明

图1是本发明的实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置原理示意图；

图2是叶轮安装示意图；

图中：1、变频驱动器，2、变频电机，3-1、辅助支撑轴承座，3-2、安装轴，4、密封装置，5、水箱，6、被测叶轮，7、冲刷喷头，8、流速计流量计，9、收缩管段，10、整流装置，11、沙粒投入装置，12、调节阀，13、循环水泵，14、循环水泵变频电机，15、变频驱动器，16、过滤装置，17、加热电极，18、排污阀，19、加热装置，31、键，32，叶轮螺栓。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种实现海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置，由叶轮安装模块、腐蚀环境模拟模块、冲刷条件模拟模块、加速模块及相应的附属部件等组成。

其中，叶轮安装模块包括变频驱动器1、变频电机2、辅助支撑轴承座3-1及安装轴3-2等。腐蚀环境模拟模块包括密封装置4、水箱5、被测叶轮6、冲刷喷头7、排污阀18等。冲刷条件模拟模块包括流速计流量计8、收缩管段9、整流装置10、沙粒投入装置11、调节阀12、循环水泵13、循环水泵变频电机14、变频驱动器15、过滤装置16等。加速模块包括加热电极17、加热装置19等。

如图2所示，被测叶轮6通过键31和叶轮螺栓32固定在安装轴3-2上，为保证运行过程中被测叶轮6稳定性，增加辅助支撑轴承座3-1，被测叶轮6通过安装轴3-2与变频电机2相连，通过改变驱动电机2的转速实现被测叶轮6不同运行状态。

被测叶轮6放置在水箱5中，水箱5内置温度传感器、液位显示器等实时显示水箱内介质状态，水箱5和安装轴3-2之间通过密封装置4进行密封，防止试验时介质飞溅。

水箱5内设置对应被测叶轮6的冲刷喷头7，冲刷喷头7依次通过介质流速通过流速计流量计8、收缩管段9、整流装置10、沙粒投入装置11、调节阀12连接循环水泵13的输出口，循环水泵13的输入口通过管道和过滤装置16连接水箱5底部出水口，循环水泵13连接循环水泵变频电机14及变频驱动器15。水箱5下部内还设有加热电极17，加热电极17连接加热装置19，水箱5底部还设有排污阀18。冲刷喷头7为拆卸部件，可根据试验需求进行更换以改变冲刷角度。水箱5中充满人工海水。

被测叶轮6的冲刷条件通过冲刷条件模拟模块改变，介质通过循环水泵13进行循环，通过调节阀12的开度和收缩管段9的调节，使介质具有较高的流速，模拟海水的高速冲刷状态。不同大小的沙粒通过沙粒投入装置11加入到试验管路中，模拟高速冲刷过程中沙粒对腐蚀的影响，沙粒经整流装置10进行混合及整流，充分混合于介质中。沙粒的大小及混合比例根据试验需求选择。介质流速通过流速计流量计8进行显示，根据试验需要进行调节。

被测叶轮6的加速腐蚀通过加热电极17、加热装置19实现，通过加热装置19将介质加热到指定温度，通过水箱5中内置的温度传感器实现介质温度的监控。

海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置可改变叶轮的转速、冲刷流速、冲刷角度、冲刷介质含沙量、冲刷温度等参数，分析叶轮冲刷腐蚀的主要影响因素，通过对叶轮的检查，确定叶轮冲刷腐蚀的初始部位，对腐蚀叶轮采取有针对性的防护措施。另外，该装置可进行叶轮腐蚀防护方法验证试验，评价工艺参数、材料参数、表面涂层等对叶轮抗腐蚀性能的影响。

海水泵叶轮冲刷腐蚀试验装置的实施方案如下：

(1)将被测叶轮6安装固定在辅助支撑轴承座3-1的安装轴3-2上。

(2)向水箱5中注入人工海水。

(3)开启加热装置19，将人工海水加热至指定温度。

(4)开启循环水泵13，水箱内介质循环。

(5)根据试验需要通过沙粒投入装置11向管路中加入一定质量沙粒。

(6)调节调节阀12开度，使流速计(流量计)8达到试验所需流速。

(7)开启变频电机2，使被测叶轮6达到试验所需转速，开始测叶轮6被测叶轮的冲刷试验。

(8)达到试验所需时间后，关闭变频电机2和循环水泵13，检查被测叶轮6状态，进行被测叶轮6腐蚀试验评价。