張 瑞， 張 浩， 魯嘉華

(上海工程技術(shù)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 上海 201620)

基于MCGS的葉片熱態(tài)沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張 瑞， 張 浩， 魯嘉華

(上海工程技術(shù)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 上海 201620)

為滿足熱態(tài)沖蝕試驗(yàn)過程中高效性、安全性以及試驗(yàn)條件穩(wěn)定性的要求，設(shè)計(jì)了基于MCGS組態(tài)軟件二次開發(fā)的熱態(tài)負(fù)壓沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)。采用空氣電加熱器對(duì)氣流加熱，變頻引風(fēng)機(jī)提供氣流流動(dòng)動(dòng)力，星形給料閥添加沖蝕顆粒，翅片管式換熱器降溫，LCDM-4.5型袋式除塵器收集試驗(yàn)顆粒。結(jié)合試驗(yàn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，通過 MCGS組態(tài)軟件對(duì)其監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，裝有MCGS組態(tài)軟件的工控機(jī)通過Telnet協(xié)議登陸串口服務(wù)器，對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。運(yùn)行試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有人機(jī)界面友好、運(yùn)行安全、高效、性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)條件控制、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、動(dòng)畫顯示、歷史數(shù)據(jù)輸出等功能，滿足不同沖蝕條件下對(duì)不同材質(zhì)的沖蝕特性試驗(yàn)。

MCGS； 監(jiān)控； 數(shù)據(jù)采集； 熱態(tài)沖蝕

0 引 言

20世紀(jì)90年代至今，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于基于氣固兩相流動(dòng)的葉片沖蝕研究取得了諸多成果[1-5]，這些成果大多基于數(shù)值模擬得到，具有一定參考意義，但與實(shí)際情況有所差距，如顆粒圓球狀假設(shè)與多棱表面的出入對(duì)沖蝕效果的誤差；湍流模型不完善對(duì)L-E或E-E模型的影響等。與此同時(shí)，也出現(xiàn)了多種能夠進(jìn)行關(guān)于氣固兩相沖蝕試驗(yàn)研究的試驗(yàn)系統(tǒng)[6-8]，如王順森等[9]研制的汽輪機(jī)噴嘴固粒沖蝕模塊試驗(yàn)系統(tǒng)，在一定程度上可進(jìn)行較為真實(shí)的高溫高速氣固兩相流沖蝕試驗(yàn)。但這些試驗(yàn)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)過程中存在氣固兩相氣流不穩(wěn)定或?qū)嶒?yàn)條件不穩(wěn)定現(xiàn)象，試驗(yàn)可靠性受到一定的影響。

研制葉片熱態(tài)沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于能夠相對(duì)真實(shí)地模擬出葉片的實(shí)際工作環(huán)境，而其中最為重要的是試驗(yàn)過程中氣固兩相氣流的穩(wěn)定性和均勻性以及所設(shè)定試驗(yàn)條件如風(fēng)速、溫度、固體顆粒的濃度等達(dá)到預(yù)期的精準(zhǔn)性和數(shù)據(jù)采集的可靠性，同時(shí)也要考慮試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的安全性、高效性和節(jié)能性。針對(duì)以上要點(diǎn)，本文以MCGS(Monitor and Control Generated System)組態(tài)軟件為開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)一套新型的熱態(tài)負(fù)壓沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)，通過人機(jī)交互，使試驗(yàn)研究所設(shè)定的試驗(yàn)條件更易實(shí)現(xiàn)，更易控制，試驗(yàn)條件更加穩(wěn)定，從而能確保試驗(yàn)結(jié)果的實(shí)用價(jià)值。

1 葉片熱態(tài)沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成空氣電加熱器加熱，變頻引風(fēng)機(jī)提供氣流流動(dòng)動(dòng)力，星形給料閥添加顆粒，翅片管式換熱器降溫，LCDM-4.5型袋式除塵器收集實(shí)驗(yàn)顆粒的中高溫、低馬赫數(shù)(Ma<0.3)負(fù)壓風(fēng)洞沖蝕系統(tǒng)?？諝怆娂訜崞鞴ぷ鳒囟茸罡呖蛇_(dá)750 ℃，升溫速率快，達(dá)10 ℃/min，溫度調(diào)節(jié)方便，穩(wěn)定性好且對(duì)環(huán)境無污染；變頻引風(fēng)機(jī)通過變頻調(diào)速，從而控制氣固兩相流流速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同氣固兩相流體速度下的沖蝕試驗(yàn)。另外，變頻引風(fēng)為沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)提供負(fù)壓環(huán)境，避免試驗(yàn)加塵過程中顆粒下落不穩(wěn)定的現(xiàn)象，提高氣固兩相流濃度的穩(wěn)定性，也可消除實(shí)驗(yàn)過程中高溫氣體泄露對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的安全隱患；袋式除塵器作為干式濾塵裝置，將氣固兩相流中的固體顆粒分離出來，實(shí)現(xiàn)氣體的無害排放。沖蝕實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如1所示，整個(gè)系統(tǒng)可分為入口段、穩(wěn)定段、試驗(yàn)段、冷卻過濾段和排出段，為保證實(shí)驗(yàn)過程中氣流中的顆粒在進(jìn)入試驗(yàn)段后對(duì)實(shí)驗(yàn)件有足夠的沖蝕速度，又兼顧試驗(yàn)中兩相流體射流擴(kuò)散均勻性范圍，管道橫截面積的收縮比設(shè)計(jì)成16∶1。葉片熱態(tài)沖蝕試驗(yàn)時(shí)，為了確保沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)能夠較為準(zhǔn)確地達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)條件，參數(shù)測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)當(dāng)考慮：① 測(cè)點(diǎn)所處位置應(yīng)是實(shí)驗(yàn)條件穩(wěn)定區(qū)域(如氣固兩相流流速測(cè)點(diǎn))；② 傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)條件無影響或影響最?。虎?滿足測(cè)量要求前提下測(cè)點(diǎn)盡可能少。

1-空氣電加熱器; 2-星形加料閥; 3-顆粒料斗; 4-收縮噴嘴; 5-直管段; 6-實(shí)驗(yàn)段; 7-熱交換器; 8-冷卻水箱; 9-袋式除塵器; 10-引風(fēng)機(jī)

圖1 沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的要求，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2 所示，根據(jù)沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)硬件功能的不同，可將整個(gè)沖蝕系統(tǒng)分為集中管理監(jiān)控層和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控執(zhí)行層[10]。

圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

(1) 集中管理監(jiān)控層。集中管理監(jiān)控層包括安裝MCGS組態(tài)軟件開發(fā)應(yīng)用程序的工控機(jī)和串口服務(wù)器，是沖蝕系統(tǒng)監(jiān)控和測(cè)量的關(guān)鍵部分，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試執(zhí)行層來達(dá)到實(shí)驗(yàn)所要求的條件以及采集實(shí)驗(yàn)過程中各種數(shù)據(jù)并將其保存在數(shù)據(jù)庫中，方便后期查看和整理。系統(tǒng)采用DIGATTO T系列串口服務(wù)器，攜帶16個(gè)RS-485串行口，通過RS-485通信協(xié)議將所有現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控執(zhí)行層的傳感器、控制件連入串口服務(wù)器，工控機(jī)通過Telnet協(xié)議登陸串口服務(wù)器，進(jìn)而控制現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試執(zhí)行層的傳感器、控制件。型號(hào)為DP1000-T1的智能壓力風(fēng)速儀具有RS-232串行通信接口，可與工控機(jī)進(jìn)行通信，用于測(cè)量系統(tǒng)管道內(nèi)氣固兩相流體流速并反饋至工控機(jī)。

(2) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控執(zhí)行層。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控執(zhí)行層的主要目的是通過控制該層的控制件，如電加熱器控制柜、引風(fēng)機(jī)變頻器、水泵控制柜等來達(dá)到實(shí)驗(yàn)過程中所要求的試驗(yàn)條件。試驗(yàn)過程中，根據(jù)試驗(yàn)系統(tǒng)裝置各位置的傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(見圖1)調(diào)節(jié)控制件。

其中，電加熱器控制柜被工控機(jī)用于控制電加熱器的啟停進(jìn)而控制系統(tǒng)管道內(nèi)的溫度，電加熱器控制柜如圖3所示；水泵控制柜用于控制翅片管式換熱器內(nèi)水的流量從而控制系統(tǒng)冷卻過濾段中氣固兩相的溫度，水泵控制柜如圖4所示；RB600變頻調(diào)速器采用32位處理器，支持RS-485串口通信功能，擁有較高的運(yùn)算速度和控制精度，用于控制引風(fēng)機(jī)的頻率進(jìn)而控制系統(tǒng)管道內(nèi)的風(fēng)速；XS分析天平帶有RS-232通信接口，精度為0.01 mg,用于測(cè)量并記錄試驗(yàn)葉片質(zhì)量的損失。此外，系統(tǒng)配套有KQ2200型超聲波清洗器用于去除試驗(yàn)葉片上的顆粒。

圖3 電加熱器控制柜圖4 水泵控制柜

2 葉片熱態(tài)沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 MCGS組態(tài)軟件介紹

MCGS系統(tǒng)[11 -15]包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩部分，組態(tài)環(huán)境幫助用戶根據(jù)用戶自己的需求設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，運(yùn)行環(huán)境則是按照用戶制定的方式運(yùn)行組態(tài)環(huán)境中設(shè)計(jì)的組態(tài)工程，通過對(duì)工程的控制及處理，實(shí)現(xiàn)用戶在組態(tài)環(huán)境中設(shè)計(jì)的功能。本文中沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用的是MCGS組態(tài)軟件通用版6.2版。

2.2 試驗(yàn)系統(tǒng)組態(tài)過程

MCGS開發(fā)環(huán)境由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分組成，根據(jù)前面沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)，具體組態(tài)過程如下所示。

(1) 主控窗口組態(tài)。對(duì)菜單組態(tài)即運(yùn)行環(huán)境菜單進(jìn)行設(shè)置和定義以及對(duì)腳本程序進(jìn)行編寫，其中包括主界面、發(fā)塵系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、抽風(fēng)系統(tǒng)、新實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)前參數(shù)輸入、報(bào)警設(shè)置、報(bào)警查詢、數(shù)據(jù)查詢、轉(zhuǎn)化Excel、退出系統(tǒng)等項(xiàng)菜單屬性設(shè)置和腳本程序的編寫。對(duì)主控窗口屬性包括基本屬性、啟動(dòng)屬性、內(nèi)存屬性、系統(tǒng)參數(shù)、存盤參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。啟動(dòng)屬性設(shè)置如圖5所示。

圖5 啟動(dòng)屬性設(shè)置

(2) 設(shè)備窗口組態(tài)。 設(shè)備窗口是MCGS系統(tǒng)的重要組成部分，通過設(shè)備窗口將組態(tài)系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備連接起來，從而能夠使通過系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控外部設(shè)備的工作狀態(tài)并讀取實(shí)驗(yàn)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)。MCGS組態(tài)軟件系統(tǒng)提供了典型的上百種的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，從中選擇適合本沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。對(duì)于沖蝕系統(tǒng)中智能壓力風(fēng)速儀、壓力變送器、XS分析天平、渦輪流量計(jì)，MCGS組態(tài)環(huán)境沒有提供了相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，需要在設(shè)備工具箱內(nèi)增加相應(yīng)的新的設(shè)備，根據(jù)它們的驅(qū)動(dòng)程序所在的路徑，安裝相應(yīng)的新增驅(qū)動(dòng)程序。全部設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序安裝完畢后，分別對(duì)沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)不同的硬件設(shè)備進(jìn)行屬性設(shè)置，其中包括設(shè)置設(shè)備構(gòu)件的基本屬性，建立設(shè)備通道和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫之間的連接，設(shè)備通道數(shù)據(jù)處理內(nèi)容的設(shè)置和硬件設(shè)備的調(diào)試。圖6和圖7分別為智能壓力風(fēng)速儀的基本屬性設(shè)置和通道連接設(shè)置。

圖6 基本屬性設(shè)置

(3) 用戶窗口組態(tài)。新建“主界面”“加塵系統(tǒng)”“熱交換系統(tǒng)”“抽風(fēng)系統(tǒng)”“報(bào)警設(shè)置”“報(bào)警查詢”“試驗(yàn)前參數(shù)輸入”“設(shè)備通訊”“數(shù)據(jù)查詢”“參數(shù)確認(rèn)”“試驗(yàn)后參數(shù)輸入”“實(shí)驗(yàn)前參數(shù)輸入”“刪除確認(rèn)”“設(shè)置時(shí)間”“錯(cuò)誤”等窗口，對(duì)于各個(gè)窗口，在動(dòng)畫組態(tài)窗口內(nèi)，根據(jù)窗口所表達(dá)的內(nèi)容需要，插入相應(yīng)的原件設(shè)計(jì)動(dòng)畫界面，并對(duì)各個(gè)窗口的窗口屬性進(jìn)行設(shè)置設(shè)置實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面。

圖7 通道連接設(shè)置

(4) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是MCGS系統(tǒng)的核心，MCGS開發(fā)環(huán)境內(nèi)各個(gè)部分均以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為公用區(qū)來交換數(shù)據(jù)，以此來實(shí)現(xiàn)各個(gè)部分的協(xié)調(diào)動(dòng)作。根據(jù)沖蝕實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫窗口創(chuàng)建相應(yīng)的新增對(duì)象，并對(duì)其進(jìn)行基本屬性、存盤屬性、報(bào)警屬性等數(shù)據(jù)對(duì)象屬性進(jìn)行設(shè)置，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，設(shè)置了10個(gè)字符型數(shù)據(jù)對(duì)象，60個(gè)開關(guān)型數(shù)據(jù)對(duì)象，106個(gè)數(shù)值型數(shù)據(jù)對(duì)象，其中字符型數(shù)值對(duì)象InputETime、InputSTime、InputUser1、InputUser2為系統(tǒng)內(nèi)建數(shù)據(jù)對(duì)象。

(5) 運(yùn)行策略組態(tài)。根據(jù)沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)正常工作要求，設(shè)置不同的運(yùn)行策略。沖蝕實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)共計(jì)運(yùn)用了啟動(dòng)、退出、循環(huán)、事件、用戶5種不同的策略，其中用戶策略包括“單次查詢”“設(shè)置SV”“數(shù)據(jù)查詢”“新實(shí)驗(yàn)”“轉(zhuǎn)Excel”；事件策略包括“天平測(cè)量”“實(shí)驗(yàn)序號(hào)改變”等。在策略組態(tài)過程中，根據(jù)不同的運(yùn)行策略配置策略構(gòu)件，對(duì)策略屬性進(jìn)行設(shè)置，對(duì)包括輸入策略行條件表達(dá)式，條件設(shè)置，內(nèi)容注釋在內(nèi)的策略行條件進(jìn)行設(shè)置，結(jié)合所設(shè)置的運(yùn)行策略的特性，進(jìn)行相應(yīng)的存盤數(shù)據(jù)瀏覽構(gòu)件屬性設(shè)置或者編寫腳本程序。

2.3 試驗(yàn)系統(tǒng)主要功能

完成沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)組態(tài)后，在MCGS運(yùn)行環(huán)境中可實(shí)現(xiàn)電加熱器啟?？刂?、引風(fēng)機(jī)頻率的設(shè)置、動(dòng)畫顯示、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、報(bào)警設(shè)置、實(shí)驗(yàn)前參數(shù)輸入、試驗(yàn)后參數(shù)輸入、歷史數(shù)據(jù)查詢包括單次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)查詢，所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)輸出等功能。熱態(tài)沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境如圖8所示。通過控制電加熱器啟停按鈕以及設(shè)置引風(fēng)機(jī)頻率來控制沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)段管道內(nèi)的溫度和風(fēng)速，當(dāng)達(dá)到實(shí)驗(yàn)條件并相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員通過星形加料閥添加固體顆粒，同時(shí)點(diǎn)擊“開始記錄”按鈕記錄系統(tǒng)監(jiān)控狀態(tài)，系統(tǒng)自動(dòng)將其保存至歷史存盤數(shù)據(jù)庫。

圖8 沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

3 沖蝕系統(tǒng)試驗(yàn)

經(jīng)多次試驗(yàn)測(cè)試，本沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)可實(shí)驗(yàn)研究600 ℃及以下溫度，不同沖蝕條件下不同材質(zhì)的沖蝕特性，試驗(yàn)過程(每次實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間約4 min)中試驗(yàn)段溫度穩(wěn)定性良好，風(fēng)速穩(wěn)定性良好。通過本試驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)順利地完成了多種工況下不同材質(zhì)的熱態(tài)沖蝕試驗(yàn)，從中選取GH738基材(該材料廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件)為例，沖蝕顆粒選用200目石英砂；顆粒沖蝕速度設(shè)定為82 m/s，在試驗(yàn)溫度分別為200 ～600 ℃，5個(gè)不同溫度，沖蝕角度為10°～90°，9個(gè)不同角度下進(jìn)行沖蝕試驗(yàn)。將獲取的沖蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過4次多項(xiàng)式擬合生成如圖9所示的沖蝕特性曲線。通過該材料在設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件下的沖蝕特性曲線可較直觀地得出如下結(jié)論：① 實(shí)驗(yàn)材質(zhì)在不同沖角、溫度下質(zhì)量累積損失均隨沖蝕顆粒的質(zhì)量呈線性變化；② 試驗(yàn)溫度范圍沖蝕率隨溫度的升高減小，達(dá)到最小值后隨溫度的升高而增大，達(dá)到最大值后隨溫度的升高而減小，500 ℃時(shí)GH738沖蝕率最大；③ 15°～30°沖角之間GH738沖蝕率最大，90°沖角沖蝕率最小。

圖9 GH738基材的沖蝕曲線

通過采用日立掃描電子顯微鏡S-3400N對(duì)已試驗(yàn)的試件進(jìn)行掃描，從微觀上分析不同條件下，GH738材質(zhì)的沖蝕形貌。圖10、11所示為GH738材質(zhì)于300 ℃、70°沖角、沖擊顆粒目數(shù)分別為200和500下的SEM沖蝕形貌。從圖中可看到，受200目顆粒沖擊的試件表面所形成的擠壓唇500目的深度更深，且200目顆粒沖擊的試件表面的塊狀和片狀切屑相對(duì)于500目的要少的多，符合絕熱剪切理論[16]。

圖10 GH738材質(zhì) 200目顆粒下SEM沖蝕形貌

圖11 GH738材質(zhì) 500目顆粒下SEM沖蝕形貌

4 結(jié) 論

本文基于MCGS組態(tài)軟件，研究和設(shè)計(jì)了一種新的熱態(tài)沖蝕試驗(yàn)系統(tǒng)。經(jīng)過超過300次沖蝕試驗(yàn)表明：

(1) 系統(tǒng)能夠滿足600 ℃及以下溫度，不同溫度、不同固體顆粒、 不同氣固兩相流(不同流速、不同顆粒濃度)、不同沖角下對(duì)不同材質(zhì)的沖蝕特性的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究所設(shè)定的試驗(yàn)條件易實(shí)現(xiàn)、易控制；試驗(yàn)過程中氣固兩相流穩(wěn)定、均勻，試驗(yàn)條件穩(wěn)定，數(shù)據(jù)采集精確，試驗(yàn)結(jié)果具有實(shí)用價(jià)值。

(2) 系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，人機(jī)界面友好，性能穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)效率高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為負(fù)壓系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)人員消除了安全隱患。可對(duì)實(shí)驗(yàn)溫度、風(fēng)速進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和輸出。

(3) 系統(tǒng)采用電加熱器加熱可流動(dòng)空氣使系統(tǒng)管道內(nèi)升溫，利用板翅式換熱器內(nèi)循環(huán)水對(duì)高溫的氣固兩相流進(jìn)行降溫，袋式除塵器對(duì)冷卻后的氣固兩相流中的粉塵進(jìn)行回收利用，剩余氣體可直接排入空氣中，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程節(jié)能、清潔，對(duì)環(huán)境無污染。

[1] 魯嘉華.氣固兩相透平內(nèi)顆粒湍流擴(kuò)散的Lagarange數(shù)值模擬[J].熱能動(dòng)力工程，2003，18(5)：454-458.

[2] 戴麗萍，俞茂錚，王賢鋼.等.超臨界汽輪機(jī)再熱第一級(jí)葉片固粒沖蝕特性的數(shù)值分析[J]. 熱能動(dòng)力工程，2004,19(4):347-350,435-436.

[3] Hamed A,Tabakoff W,Rivir R B,etal.Turbinc blade surface deterioration by erosion [J],Journal of Turbomachinery,2005,127(7):445-452.

[4] Kawagishi H,Kawassaki S,Ikeda K,etal.Protective design and blade coating against soild particle erosion of first-stage turbine nozzles[J].ASME Power Division ,1990(10):23-29.

[5] 魯嘉華.黏性流場(chǎng)下透平機(jī)械葉片沖蝕的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D].上海：上海理工大學(xué)，2002.

[6] 任 杰，陳華輝，趙 賦，等.旋流式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[J].潤(rùn)滑與密封，2016,41(6)：9-13.

[7] 劉觀偉.高溫高速條件下汽輪機(jī)葉片材料抗固粒沖蝕磨損能力的實(shí)驗(yàn)研究[D].西安：西安交通大學(xué)，2006.

[8] 田保紅, 徐濱士, 馬世寧等. 高速電弧噴涂Fe3AI/WC復(fù)合涂層高溫沖蝕行為研究[J]. 中國表面工程, 2000, 13(1)：22-26.

[9] 王順森，劉觀偉，毛靖儒，等.汽輪機(jī)噴嘴固粒沖蝕模塊實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及測(cè)試方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007,25(11)：103-108.

[10] 萬 勇，鄭金吾，萬 莉.基于MCGS的井控裝置試壓監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2011,40(6)：42-48.

[11] 包建華，丁啟勝，張興奎．工控組態(tài)軟件 MCGS及其應(yīng)用[J]．工礦自動(dòng)化，2007，34(3)：92-94.

[12] 馬兵智，孫志毅，趙志誠，等.組態(tài)軟件M CGS 在鍋爐液位控制中的應(yīng)用[J].控制工程，2002，12(1)：84-86．

[13] 楊 茜，周華安，孟志強(qiáng)，等.基于MCGS組態(tài)的艾奇遜爐功率自動(dòng)控制系統(tǒng)[J]. 控制工程,2016,23(7):1006-1011.

[14] 李訓(xùn)杰.MCGS組態(tài)軟件在供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2005，18(2)：51-68.

[15] 郭東平，趙 媛.基于MCGS組態(tài)技術(shù)的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電氣自動(dòng)話，2016,38(4)：97-99.

[16] 金占明,邵荷生.三種典型磨粒磨損磨屑形成過程的研究[J].摩擦學(xué)學(xué)報(bào),1991，3(3): 151-160.

DesignofBladeHotErosionTestSystemBasedonMCGS

ZHANGRui,ZHANGHao,LUJiahua

(College of Mechanical Engineering， Shanghai University of Engineering Science， Shanghai 201620, China)

In order to meet the requirements of efficiency, safety and stability of test conditions in hot erosion test. A hot negative-pressure erosion test system is designed based on secondary development of MCGS. An air heater is used to heat airflow, variable frequency induced draft fan is used to provide air flow power, feeder valve is used to add eroded particles, finned-tube heat exchanger is used to cool two-phase flow, LCDM-4.5 bag filter is used to collect test particles. Combined with the hardware design of the test system, the monitoring system and data acquisition system are designed through the MCGS configuration software. The IPC with the MCGS which logs in the serial server monitors the test system through the Telnet protocol in real time collect the test data. The operation test shows that the system has a friendly man-machine interface, safe operation, high efficiency, stable performance, simple operation and so on, it implements the test conditions control, system status monitoring, animation display, historical data output and other functions. It can be used to experimentally study the erosion characteristics of different materials under different erosion conditions.

MCGS; monitoring; data acquisition; hot erosion

TP 271.3

A

1006-7167(2017)11-0082-05

2017-03-15

上海市教委085工程項(xiàng)目(JR0901)

張 瑞(1992-)，男，河南商丘人，碩士生，主要研究方向?yàn)橥钙綗釕B(tài)氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)。

Tel: 18800236173; E-mail: zhangruifuture@sina.com

魯嘉華(1960-)，男，上海人，教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橥钙綑C(jī)械氣動(dòng)熱力學(xué)及多相流體力學(xué)的數(shù)值實(shí)驗(yàn)。

Tel.:021-67791007; E-mail:ljh-gcd@163.com