[發明專利]一種燃氣輪機燃燒與透平綜合冷效試驗系統及試驗方法

在審

• 申請號: 202011326136.3
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112485033A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 肖俊峰;王峰;王瑋;李曉豐;李園園;段靜瑤;于飛龍
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01N3/00;G01N17/00;G01N31/12;G01N33/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發明提供的一種燃氣輪機燃燒與透平綜合冷效試驗系統及試驗方法，包括燃料系統、主空氣供應系統、冷卻空氣供應系統、控制系統和數據采集系統；主空氣經過調壓后輸出燃燒試驗段，同時將燃料增壓后也輸入燃燒試驗段，主空氣和燃料在燃燒試驗段混合燃燒后產生高溫高壓燃氣，模擬燃氣輪機運行時燃燒室真實工作環境，進行氣燃料的燃燒試驗，燃燒試驗段的高溫排氣和冷卻空氣供應系統的冷氣進入透平葉片綜合冷效試驗段，模擬燃氣輪機透平部件實際工作環境，通過測量燃氣、冷氣參數和葉片外表面壁溫，獲得葉片冷卻效果及其特性，該試驗系統對燃燒試驗段的高溫排氣進行再次利用，通過一個試驗系統，同時完成兩種不同的試驗，提高試驗效率，同時也降低試驗系統的成本。

技術領域

本發明涉及一種試驗系統，具體涉及一種燃氣輪機燃燒與透平綜合冷效試驗系統及試驗方法。

背景技術

重型燃氣輪機燃燒試驗、透平葉片綜合冷效試驗是燃氣輪機燃燒監測診斷、燃燒調整、燃燒技術研發以及透平葉片設計優化技術研發等過程中不可或缺的關鍵環節。

任何燃燒技術、燃燒系統開發無一例外地均需在全尺寸、全溫、全壓燃燒試驗系統上完成驗證、改進、再驗證，方可在燃機上開展工程應用；此外，透平葉片在燃氣輪機運行過程中承受著較大的氣動負荷和熱負荷，在燃機透平葉片設計驗證階段，需采用全尺寸、全溫、全壓燃氣輪機綜合冷效系統開展大量試驗，模擬最接近燃氣輪機的實際運行環境，測量葉片外表面壁溫，獲得葉片冷卻效果及其特性，驗證設計與計算分析結果，以確保設計的透平葉片安全可靠。

然而現有的重型燃氣輪機燃燒試驗系統與透平綜合冷效試驗系統存在如下問題：已有燃燒試驗系統和透平綜合冷效試驗系統均各自單獨建設，投資成本昂貴，且未能充分利用燃燒后的高溫燃氣；燃燒試驗系統的主空氣加熱方案管路、控制系統復雜，開展變工況試驗時，主空氣溫度調控響應速度較慢；燃燒試驗系統的氣體燃料靈活性較差；試驗系統的可擴展功能較為有限，往往為了進行某特定功能的試驗設計建設試驗系統，未能充分挖掘試驗系統的擴展潛力。

發明內容

本發明的目的在于針對現有重型燃氣輪機燃燒試驗系統與透平綜合冷效試驗系統的以上缺陷或改進需求，本發明提供一種燃氣輪機燃燒與透平綜合冷效試驗系統，該系統可將燃燒試驗與透平冷效試驗系統有機結合起來，充分利用燃燒試驗產生的高溫燃氣，將其在透平綜合冷效試驗中利用，因不需額外購置高溫燃氣的設備，投資成本少。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種燃氣輪機燃燒與透平綜合冷效試驗系統，包括燃料系統、主空氣供應系統、冷卻空氣供應系統、控制系統和數據采集系統；

所述燃料系統與燃燒試驗段連接，燃燒試驗段的排氣端分別連接透平葉片綜合冷效試驗段，透平葉片綜合冷效試驗段的出口連接排氣系統；主空氣供應系統連接燃燒試驗段的進氣端，冷卻空氣供應系統分別連接透平葉片綜合冷效試驗段的進氣端，冷卻空氣供應系統與排氣系統連接，用于給透平葉片綜合冷效試驗段提供冷源；

所述控制系統分別與燃料系統、主空氣供應系統和冷卻空氣供應系統連接，用于控制燃料和氣體的輸出量，數據采集系統用于采集整個試驗系統的運行參數并發給控制系統。

優選的，所述主空氣供應系統包括主空氣壓氣機，其輸出端連接主空氣電加熱器，主空氣電加熱器的輸出端連接燃燒試驗段。

優選的，所述主空氣壓氣機的輸出與主空氣電加熱器連接，主空氣壓氣機的管道上設置有主空氣主副流量測量調控裝置，大流量空氣進入主流量測量調控裝置，小流量空氣進入副流量測量調控裝置，采用主空氣主副流量測量調控裝置控制空氣流量。

優選的，所述冷卻空氣供應系統包括冷卻空氣壓氣機，以及與其連接的穩壓儲氣罐，穩壓儲氣罐的輸出端與冷卻空氣電加熱器連接，冷卻空氣電加熱器的輸出端連接透平葉片綜合冷效試驗段。

優選的，所述燃燒試驗段的排氣端還連接材料性能試驗段，材料性能試驗段的輸出端連接排氣系統。