[發明專利]采用燃機壓氣機抽氣的透平葉片冷卻效果試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201610152958.1
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105588712A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 史進淵;席會杰;王思遠;張成義;陳蒙;翟淑偉
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;吳小麗

技術領域

本發明涉及一種采用電站燃氣輪機壓氣機后抽氣的透平葉片冷卻效果試驗 裝置及方法，屬于燃氣輪機技術領域。

背景技術

透平葉片是燃氣輪機的關鍵熱端部件，透平葉片的工作溫度超出設計值10 ℃，透平葉片壽命將會減半。由于燃氣輪機透平葉片的冷卻結構設計技術十分復 雜，新研制的透平葉片樣件，都需要進行透平葉片冷卻效果驗證試驗。在透平葉 片冷卻效果試驗證實葉片基體的工作溫度沒有超過鎳基單晶或定向結晶葉片工 作溫度的條件下，透平葉片冷卻結構設計才能定型。透平葉片冷卻效果試驗是燃 氣輪機高溫透平葉片研制的必要環節。

現有技術和公開文獻報道，試驗研究大都采用建立試驗臺位，透平葉片冷卻 效果試驗參數低于實際工況參數，沒有采用電站燃氣輪機壓氣機后抽氣進行透平 葉片工作參數的冷卻效果的試驗方法。在燃氣輪機電站，采用壓氣機后抽氣，進 行透平葉片冷卻效果試驗，除了試驗參數同燃氣輪機透平葉片實際工況參數基本 一致的特點之外，還可以減少試驗裝置的設備購置費用與試驗動力費用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何更準確、更方便、更低成本地進行透平葉片 冷卻效果試驗。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種采用燃機壓氣機抽氣 的透平葉片冷卻效果試驗裝置，電站燃氣輪機包括壓氣機，其特征在于，包括：

抽取所述壓氣機排氣作為主流空氣，并燃燒形成燃氣，進入透平葉片試驗段 的透平葉片試驗系統；

抽取所述壓氣機排氣作為冷卻空氣，從而對透平葉片試驗段進行冷卻的葉片 冷卻空氣系統；

用于對透平葉片試驗段的進、排氣管道殼程進行冷卻的冷卻水系統。

優選地，所述透平葉片試驗系統包括依次連接的主流進氣閥、進氣調節閥、 金屬膨脹節、燃燒器、透平葉片試驗段、排氣減溫器、排氣碟閥、消音塔；主流 進氣閥與所述壓氣機的排氣缸連接；

所述冷卻空氣系統包括通過管道連接的冷卻空氣進氣閥與冷卻空氣調節閥， 冷卻空氣進氣閥與所述壓氣機的排氣缸連接，冷卻空氣調節閥通過管道連接所述 透平葉片試驗段；

所述冷卻水系統包括冷卻塔，所述燃燒器出口處及排氣減溫器入口處的雙層 管道殼程分別通過進水管道與冷卻塔連接，透平葉片試驗段進、出口處的雙層管 道殼程分別通過出水管道與冷卻塔連接，冷卻塔還連接補水管道。

優選地，所述透平葉片試驗段設有3-7只全尺寸透平葉片，構成2-6個透平 葉片流道；

所述透平葉片試驗段與葉片冷卻空氣系統連接，冷卻空氣從靜葉片的頂部或 動葉片的根部進入透平葉片內部冷卻通道；

所述透平葉片試驗段前后的進氣管道與排氣管道均為雙層管道，均與所述冷 卻水系統連接，雙層管道之間采用冷卻水冷卻。

優選地，所述透平葉片試驗段的殼體為雙層殼體，雙層殼體之間設有隔熱材 料；所述透平葉片試驗段全部的進氣管道及排氣管道外側設有石棉保溫套。

更優選地，所述保溫套外的壁溫不超過50℃。

優選地，所述金屬膨脹節設于燃燒器前的主流進氣管道上，用于吸收主流進 氣管道的膨脹量。

優選地，所述排氣減溫器與冷卻水系統連接，冷卻水噴入排氣減溫器來降低 排氣溫度，排氣經過排氣碟閥進入消音塔以降低噪音，再排入大氣。

優選地，所述冷卻塔的進、出水及補水管道上均設有水泵及閥門。

本發明還提供了一種采用燃機壓氣機抽氣的透平葉片冷卻效果試驗方法，采 用上述采用燃機壓氣機抽氣的透平葉片冷卻效果試驗裝置，步驟為：抽取所述燃 氣輪機的壓氣機出口的空氣作為主流空氣與冷卻空氣；主流空氣經燃燒器燃燒形 成工作溫度的燃氣，作為透平葉片試驗段的主流燃氣；冷卻空氣從靜葉片的頂部 或動葉片的根部進入透平葉片內部冷卻通道，透平葉片試驗段前后的燃氣進、排 氣管道的雙層殼體之間采用冷卻水冷卻；透平葉片試驗段出來的排氣通過排氣減 溫器減溫、消音塔降低噪音后排入大氣。

優選地，通過所述主流進氣閥抽取壓氣機的排氣缸中的空氣作為主流空氣； 通過所述冷卻空氣進氣閥抽取壓氣機的排氣缸中的空氣作為冷卻空氣。

優選地，抽取的壓氣機出口的空氣流量占壓氣機進口流量的1.83％-6.67％。