[發明專利]一種燃油噴嘴改型的試驗驗證方法和系統

有效

• 申請號: 202110741617.9
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113432149B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 沈辰;彭春梅;梁明莉;王培華;李鵬;秦金虎;王建輝;王勇
• 申請（專利權）人: 中國航發動力股份有限公司
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

1.一種燃油噴嘴改型的試驗驗證方法，其特征在于，包括如下步驟：

獲取燃油噴嘴的壓力流量特性，獲得燃油噴嘴燃燒室的燃燒性能；

分別獲取不同尺寸天然氣噴嘴壓力流量特性；

基于不同尺寸的天然氣噴嘴壓力流量特性，模擬工業燃氣輪機燃燒室進行燃燒試驗，基于試驗狀態參數和測量參數，獲取模擬試驗結果；

將模擬試驗結果與燃油噴嘴燃燒室的燃燒性能進行比較，得到最接近燃油噴嘴燃燒室燃燒性能的天然氣噴嘴尺寸；

所述燃油噴嘴的壓力流量特性的計算過程如下：

在燃氣輪機的不同工況下，依次對副油路和主油路以不同的油壓差供油，供油穩定后，測量相應流量，基于噴嘴霧化效果，繪制噴嘴流量特性曲線，得到燃油噴嘴的流量公式；

所述燃燒試驗中，試驗狀態參數包括：工況、燃燒室進口截面溫度、燃燒室進口截面壓力、燃燒室進口截面質量流量、燃油質量流量和天然氣質量流量；

測量參數包括：燃燒室進口截面溫度、燃燒室進口截面周向任意一點的壓力、燃燒室進口截面質量流量、燃油質量流量、天然氣質量流量、燃燒室出口截面周向任意一點的截面溫度、火焰筒壁面周向任意一點的溫度；

模擬試驗結果包括：燃燒室出口溫度場的不均勻度、燃燒室出口徑向不均勻度、燃燒室出口的溫度分布云圖、燃燒效率、火焰筒壁溫分布；

以清潔空氣作為試驗流體介質進行天然氣噴嘴壓力流量特性獲取時，試驗完成后還要進行試驗結果的修正；

修正公式為式(1)：

式(1)中，W_g為天然氣體積流量(m³/s)，W_a為空氣體積流量(m³/s)，R_g為天然氣的氣體常數(J/kg·K)，R_a為空氣的氣體常數(J/kg·K)；

修正系數為

天然氣的流量系數為

2.根據權利要求1所述的燃油噴嘴改型的試驗驗證方法，其特征在于，天然氣噴嘴的壓力流量特性獲取過程中，

在不同供氣壓力和供氣壓差下，選取至少三組噴口尺寸不同的噴嘴進行流量試驗。

3.根據權利要求1所述的燃油噴嘴改型的試驗驗證方法，其特征在于，天然氣噴嘴的壓力流量特性獲取過程中，選用清潔空氣作為試驗流體介質。

4.根據權利要求1所述的燃油噴嘴改型的試驗驗證方法，其特征在于，燃燒試驗具體是在不同工況下測量燃燒室出口溫度場溫度、燃燒效率及火焰筒壁溫。

5.根據權利要求1所述的燃油噴嘴改型的試驗驗證方法，其特征在于，模擬工業燃氣輪機燃燒室進行燃燒試驗的過程中，一個火焰筒上分別安裝至少3個天然氣噴嘴作為試驗對象。

6.一種燃油噴嘴改型的試驗驗證系統，其特征在于，包括

燃油噴嘴壓力流量獲取模塊，用于獲取燃油噴嘴的壓力流量特性；

天然氣噴嘴壓力流量獲取模塊，用于獲取不同尺寸天然氣噴嘴的壓力流量特性；

燃燒試驗模塊，用于基于不同尺寸天然氣噴嘴的壓力流量特性，模擬工業燃氣輪機燃燒室，進行燃燒試驗，基于試驗狀態參數和測量參數，獲取模擬試驗結果；

判斷模塊，用于將模擬試驗結果與燃油噴嘴燃燒室的燃燒性能進行比較，得到最接近燃油噴嘴燃燒室燃燒性能的天然氣噴嘴尺寸；

所述燃燒試驗模塊包括溫度檢測單元、壓力檢測單元、流量監測單元和數據處理單元；

溫度檢測單元用于獲取燃燒室進口截面溫度、燃燒室出口截面周向任意一點的截面溫度、火焰筒壁面周向任意一點的溫度；

壓力檢測單元用于獲取燃燒室進口截面壓力、燃燒室進口截面周向任意一點的壓力；

流量監測單元用于獲取燃燒室進口截面質量流量、燃油質量流量和天然氣質量流量；

數據處理單元分別與溫度檢測單元、壓力檢測單元、流量監測單元相交互，基于溫度檢測單元、壓力檢測單元、流量監測單元獲取的數據，進行數據處理后，得到燃燒室出口溫度場的不均勻度、燃燒室出口徑向不均勻度、燃燒室出口的溫度分布云圖、燃燒效率和壁溫分布；

所述燃油噴嘴的壓力流量特性的計算過程如下：

在燃氣輪機的不同工況下，依次對副油路和主油路以不同的油壓差供油，供油穩定后，測量相應流量，基于噴嘴霧化效果，繪制噴嘴流量特性曲線，得到燃油噴嘴的流量公式。