[發明專利]便攜式氣體燃料噴嘴流量測試裝置及使用方法

有效

• 申請號: 202110358682.3
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113029547B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 胡宏斌;姜磊;姜向禹;王博涵;陳溯敏;王彤
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01D21/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供一種便攜式氣體燃料噴嘴流量測試裝置，包括：便攜式箱體；流量測量單元，設置于所述便攜式箱體內，所述流量測量單元兩端分別連接氣源和待測噴嘴；以及測控單元，與所述流量測量單元相連，用于控制并獲取流經流量測量單元的氣體的參數信息，以得到流經氣體燃料噴嘴的折合流量。解決了噴嘴流量測量耗時較長的問題，利用電廠內部壓縮空氣做測試介質；可直接在具有燃氣噴嘴的設備上開展測量，不需要拆下燃氣噴嘴，操作簡便，測量精準。本公開還提供一種便攜式氣體燃料噴嘴流量測試裝置使用方法。

技術領域

本公開涉及燃料噴嘴技術領域，尤其涉及一種便攜式氣體燃料噴嘴流量測試裝置及使用方法。

背景技術

燃氣輪機(Gas Turbine)是以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，將燃料的能量轉變為有用功的內燃式動力機械，是一種旋轉葉輪式熱力發動機。燃氣輪機結構最簡單，而且最能體現出燃氣輪機所特有的體積小、重量輕、啟動快、功率密度高、少用或不用冷卻水等一系列優點。燃氣輪機的諸多性能指標，包括熱聲振蕩水平、功率、效率、污染物排放水平、熱端部件壽命等均與燃燒室中燃料、空氣的混合和燃燒情況有關。噴嘴的燃料噴射量與參與燃燒空氣的燃空比是燃氣輪機運行過程中需要控制的一個關鍵參數，而噴嘴是燃氣輪機燃料供給系統中的關鍵執行部件。鑒于這種情況，為了檢查燃料噴嘴噴射燃氣的能力、保證燃機工作過程中各項性能指標的穩定可靠，必須在各種壓力工況下對噴嘴進行流量檢測，根據燃料噴嘴內部流道的通流能力驗證產品質量是否符合設計要求。

氣體燃料由于其低廉的價格和良好的排放在發動機的使用中越來越頻繁，燃燒氣態燃料的燃氣輪機在輸氣管道、分布式發電廠、焦化廠、煉鋼廠以及油田自備電站等領域得到了廣泛應用。尤其是很多工業用戶在其生產過程中會產生大量工業伴生氣，燃燒這些工業“廢氣”或“伴生氣”將變廢為寶，為用戶帶來附加經濟價值，在此背景下，許多能夠燃燒特定組分燃料的燃氣噴嘴和燃燒室應運而生，其中包括用于擴散燃燒的噴嘴，也包括用于預混燃燒的噴嘴。開展對氣體燃料噴嘴的流量特性研究和檢查測試有重要的理論意義和工程應用價值。

流量合格是一個新加工的燃料噴嘴可以出廠裝機的前提，然而在使用過程中發現，由于燃料、壓縮空氣中或多或少存在雜質，隨著發動機運行時間的積累，燃料噴孔內表面會出現積碳、熔融物堆積或高溫燒蝕，進而產生噴孔堵塞的情況。一般每個燃料噴嘴的堵塞程度是不同的，則燃料噴嘴的流量一致性將超過允許的偏差范圍，燃氣輪機會因燃料噴射和環形溫度場的分布不均產生高頻振動，排放也將大幅上升，這對燃氣輪機的穩定運行造成重大危害。噴嘴堵塞的早期跡象有燃燒室出口溫度場分散度增大、發動機出力降低和CO排放量升高等，據此對燃料噴嘴的堵塞程度進行檢測，篩選出堵塞超標的燃料噴嘴進行清洗或更換，對保證發動機整機性能和延長整機使用壽命具有重要意義。

由此可見，在燃料噴嘴的整個生命周期內，對其進行流量檢測、通用維護和故障檢修顯得尤為重要。這些工作不僅需要大量具有專業背景知識的技術人員，而且對流量測試設備也提出了更高的要求。目前，在氣體燃料噴嘴流量測量領域存在以下一種或多種問題：

噴嘴加工制造廠商的流量測量裝置多為自制的固定式實驗設備，規格標準不一，通用性不強；同時為每一種流量規格的噴嘴都配備一套實驗臺，占地面積大，對資源造成浪費；流量測量裝置不便于攜帶，噴嘴一旦出廠，在使用過程中無法或很少對其流量特性進行跟蹤或監測，這樣以來對噴嘴制造單位的技術迭代及設計能力提升不能起到很好的促進作用。

目前，燃機設備使用單位往往不具備噴嘴流量測試能力，噴嘴的檢修往往需要將噴嘴拆下送往專業的檢測機構，或者拆下自行用檢測裝置進行測量，耗時較長、操作繁瑣且精度不高。亟需一種便攜的流量檢測裝置，可以在電廠燃氣輪機使用現場利用外界氣源在不拆除燃氣噴嘴的情況下測試噴嘴的通流狀況。