烟气轮机是石油化工企业催化裂化装备烟气能量回收系统的关键设备,也是非常重要的节能设施。由于烟气多为含尘气体,研究多重条件下叶片材质的抗冲蚀特性,对于提高烟机叶片的抗冲蚀特性,保障烟气轮机的安全运行具有非常现实的意义。目前国内外热态冲蚀风洞实验平台尚不多见,且现有实验设备设定实验条件如风速,温度,固体颗粒的浓度等的精准性和数据采集的可靠性不够稳定,因此设计新型冲蚀实验平台,模拟烟机叶片的真实工况,对提高烟机叶片冲蚀特性实验研究的准确性具有重要意义。本研究主要包括以下内容:(1)设计并实现一种新型的由空气电加热器加热,变频引风机提供气流流动动力,星形加料阀添加颗粒,翅片管式换热器降温,LCDM-4.5型袋式除尘器收集实验颗粒的负压热态冲蚀实验系统。重点论述:冲蚀实验系统框架构成、气固两相流输送系统、实验段设计、温度调节系统、冲蚀测控系统硬件设计。(2)对MCGS组态软件进行二次开发,生成上位机监控系统。装有二次开发的MCGS组态软件的工控机通过Telnet协议登陆串口服务器,进而控制现场测试执行层的传感器、控制件进行实验数据采集和实验系统监控。重点论述:主控窗口组态、用户窗口组态、设备窗口组态、实时数据库组态以及运行策略组态。在MCGS运行环境中可实现电加热器启停控制、引风机频率的设置、动画显示、系统状态监控、报警设置、实验前参数输入、试验后参数输入、历史数据查询包括单次实验数据查询,所有实验数据查询、历史数据输出等功能。(3)通过上述热态冲蚀实验系统的构建,对典型烟机叶片材质GH738进行了抗冲蚀特性实验研究。冲蚀颗粒分别选用200目、500目石英砂;实验温度分别为200℃300℃、400℃和500℃4个不同温度,冲蚀角度为10～90°9个不同角度,在亚音速实验条件下进行热态冲蚀实验。得出结论:a,15°～30°冲角之间GH738材质冲蚀率最大,90°冲角冲蚀率最小,其冲蚀特性曲线呈现塑性材质的冲蚀规律;b,在实验所设定的不同冲角、温度实验条件下,随冲蚀颗粒的质量的增加,GH738材质质量累积损失呈线性变化;c,对GH738进行SEM冲蚀机理分析。(4)实验测试证明,本冲蚀实验系统可满足亚音速气固两相稀相流体在600℃及以下温度,任意温度、不同气固两相流(不同流速、不同颗粒浓度)、各种冲角下,对不同烟机叶片材质的冲蚀特性的实验研究,实验过程中控制操作简单、气固两相流混合比稳定、实验段温度和风速稳定性良好,数据采集精确,实验结果具有较高的可靠性,进一步提高了烟机叶片热态冲蚀实验结果的应用价值。