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TPS示温漆

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Introduction 介绍

 
美国热漆服务公司(Thermal Paint Service, Inc),是这个领域的技术专家,有30年的实际测试经验。TPS多年来致力开发示温漆应用技术、颜色轮廓分析。新技术的应用,实现了现场数据采集和评判及远程管理。
 
涡轮入口的温度会显著影响燃气涡轮发动机的性能。高的涡轮入口温度会提供高的循环效率,但其代价是由于零部件金属温度的升高而产生的成本。即使对最先进的合金材料,为了避免失效,所允许的零部件温度也不应该超过1700‑1800 °F (927-982 °C)。因此,精确测量零部件的金属温度对于零部件的设计者来说是最基本的,他们可以因此而生产出可靠耐用的发动机。
 
如果能够永久记录燃气涡轮上的实际温度,会给热传递工程提供大量有用的数据。但是通过滑环引电器和热电偶来测量旋转部件如涡轮叶片的实际温度是非常昂贵并且困难的,而且只能记录单点的温度。类似的,高频高温计技术也只能给出高温计探头对准的部件上的探测点的温度。温度指示漆则可以提供一个永久的、简单和和相对便宜的方法来解决对静止和转动部件上测温所遇到的问题。
 
虽然示温漆已经用于涡轮机械设计很长时间了,但由于漆颜色的主观人为评判,对环境敏感和指示的不准确性,其结果经常是令人气馁的。最近在应用过程、燃气涡轮测试过程和颜色评判技术的改进,已经解决了过去的这些问题。
 

Thermal Paint Uses and Advantages 示温漆的使用和优点

 
示温漆测试方法的成本是滑环测试方法的20%。使用示温漆,测试和分析时间减少到传统方法的1/3。成本和测试分析时间的降低使燃气涡轮制造商的开发成本成倍降低,从而领先于竞争对手。使用示温漆其他方面明显的成本节省为:测试完成后,被涂漆的部件可以清洁后再次使用,而传统的热电偶的测试方法则需要将很昂贵的Pt/Rh热电偶粘在部件上,每次测试后,被测部件都将被丢弃。另外,热电偶还会影响被测发动机的空气动力学和热动力学,而示温漆则没有这样的问题。
 
测试完成后,在涂漆的工件表面可以看到全部的等温线,温度梯度分布,在转动件或静止件上的任何过热点都可能很容易地分辨出来。后续的过热眯的去除也可以用示温漆来确认。
 
 
示温漆的等温线的精度可达±15 °F (±8 °C),等温线之间的每个点都可以做精确的温度评判。示温漆可以用于要求高精度和高可靠性的燃烧和涡轮部件的设计和测试。示温漆可以在很恶劣的环境中工作,工作温度范围很宽,从219 到 2282 °F (104 到 1250 °C),并且使用简单,维护要求低。
 
示温漆可以用于各种表面,包括金属、陶瓷和塑料,应用涉及许多领域,如:
 
 
温度分布测试:轴流压缩机匣外表面、燃烧衬套、燃烧室机匣--内表面和外表面、燃油喷射器、电热塞、涡轮静子叶片—所有级、涡轮转子叶片—所有级、涡轮转子轮毂、涡轮扇机匣、和发动机尾喷口。
 
    热处理过程
 
  复合修理周期
 
贮存物的监测
 
炉子内衬状况监测
 

Paint Procedures 示温漆工艺

 
 
示温漆是在工件要求测温的区域内涂上一薄层选定的漆,象液晶一样,示温漆在特定的温度会变色,但与液晶不一样,示温漆的反应是不可逆的,它将保持所经历最高温度对应的颜色,从而成为永久性的记录。
 
使用过程:首先在发动机装配之前在工件上涂漆,然后在建测试台时将涂漆的部件装在发动机上。(涂好漆的工件可以干燥的环境中长期存放,而性能不会退化)。当发动机运行了一段预定的时间后,将涂漆的工件拆下来,工件表面的颜色就成为所经历过的温度的记录。
 
 

示温漆等温轮廓线的判定

 
对测试完成后示温漆颜色花样的熟炼解释包括四个主要方面:
 
A. 以边界线来隔离涂漆工件上不同的颜色区域
B.  对每个等温区指定量化的温度值
C.  用照相等方式记录漆的颜色花样
  1. 由发动机的设计人员进行分析
 
示温漆颜色的边界线由技术人员手工绘制,也可以对示温漆的彩色数码照片通过图像处理是软件来处理示温漆的等温线。
 
 
任一个单独的颜色跨越100‑200 °F (38-93 °C)的温度范围,定量判定实际的温度看上去有问题,但是实际温度可以通过连续颜色之间的转变点来判定,也可以对同一目标表面温度用带不同颜色带的示温漆(即有不同的温度带)进行测试,就可以将等温区缩至±30 ˚F (±17 °C)。例如,涡轮的转子叶片因为旋转会经历同样的温度变化,所以就可以在不同的叶片上涂不同的示温漆来缩小颜色带所代表的温度范围。
 
颜色的变化主要取决于操作温度,但操作温度的”曝光时间”也会影响温度的变化。所以工件必须在所选定的时间内进行测试。
 
发动机设计人员对工件示温漆的分析经常会用来消除有问题的区域或改进先前已经满意的零部件。同一工件的不同设计方式(如带冷却的涡轮转子叶片的不同冷却方式设计)可以在同一实验中进行测试,来得到由于不同的冷却方式导致的不同温度,或得到某一特定设计的最好特性。可以计算出冷却效率,也可以判定由燃烧室出来,到达涡轮入口的温度情况。
 


 
TPS THERMAL PAINTS
TPS 示温漆
 
 
TPS 现在销售8种单变漆和8种多变漆,温度范围如下:
 
Single Change Paints 单变漆
 

Paint Name     Color Change Temp.            Initial Paint Final Color After

           (After 10 Minutes of Heating ) Color                   10 Minutes Heating

                 ºF      ºC                   
 
KNN 2*        176     80          Pink        Lavender
KNN 3         311     155         Blue       Dark Green
KNN 6         464     240        Yellow       Red/Brown

KNN 7         527     275      Blue/Grey      Lavender

KNN 10        837     447        Green      Salmon Pink  KNN 11 856           458     Green      White
KNN 12        1022                550          Orange  Yellow 

KNN 13        1166    630         Red          White

 
           (* = 在有湿气的情况下,此漆的颜色可能变回到原始颜色)
 
Multi-Change Paints 多变漆
 
Paint Name                                    Temperature Range                                                                    
  ºF                         ºC                              
 KN 3B                                    734-2354                  390-1290                       
 KN 5                                       284-2282               140-1250                        
 KN 6                                       316-2516            158-1380                         
 KN 7A                                     631-2336            333-1280                         
 KN 8                                       662-1922               350-1050                        
 KN 11                                     248-572                            120-300
 KN 13                                     950-2354                             510-1290
 
Bow-Tie Strips
 
KN5 有10个变温点,KN6有12个变温点, KN3B有11个变色点,KN15有7个变温点,KN8有6个变温点,其他的漆有2到6个变温点。
 
TPS的漆可以代替罗-罗的漆,主要的型号代替如下:
 
TP5 = KN5
TP6 = KN6
TP8 = KN8
TP10 = KN15
TP0 =  TPS 不需要这种漆
C3A = KN3A