[發明專利]氫燃機旋轉透平葉片冷卻效果試驗設備及方法

在審

• 申請號: 202210809564.4
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115200847A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 蔣俊;王秀瑾;趙峰;史進淵;邊文杰;孔心璇
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院有限責任公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M15/14
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廉世坤

本發明涉及一種氫燃機旋轉透平葉片冷卻效果試驗設備及方法，所述試驗設備包括：供氣裝置、燃燒室、透平、汽輪機和溫度測量裝置，透平包括透平本體、靜葉、動葉和轉子，轉子穿設于透平本體，靜葉設于透平本體上，動葉設于轉子上，轉子可以帶動動葉旋轉，供氣裝置用于向燃燒室內供應氫氣和氧氣，燃燒室與透平本體連通，汽輪機與燃燒室和透平本體連通，汽輪機的部分抽汽進入至燃燒室內，汽輪機的另一部分抽汽進入至透平本體內，溫度測量裝置與透平相連，以用于測量靜葉、動葉和透平級間中的溫度。本發明的試驗設備可以對氫燃機旋轉狀態下的透平葉片進行冷卻效果試驗，分析蒸汽對氫燃機旋轉透平葉片的冷卻效果的影響，為氫燃機的設計提供支持。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機技術領域，具體地，涉及一種氫燃機旋轉透平葉片冷卻效果試驗設備及方法。

背景技術

隨著國內外對碳排放的要求越來越高，傳統采用天然氣作為燃料的燃氣輪機的碳排放壓力越來越大。

氫燃機是采用氫氣替代天然氣作為燃料的燃氣輪機，天然氣燃氣輪機的排放物主要為二氧化碳和氮氧化物，而氫燃機的排放物主要為水蒸氣，具有零碳排放、環保的優點。同時，氫燃機能夠與可再生能源相結合，解決可再生能源的大規模、長周期存儲和靈活性并網的難題。作為一項非常有前景的能源技術方案，氫燃機的研發工作受到了國內外主流燃機制造商的重視。GE、西門子、三菱等公司紛紛開展了氫燃機的相關研發和試驗工作，國家電投公司在荊門電廠開展了摻氫燃燒的試驗。

氫燃機研發的一大重要難點在于旋轉透平葉片冷卻效果的設計與試驗驗證，由于從燃燒室進入燃機透平的初溫較高，需要采用合適的冷卻方案對透平的葉片進行冷卻使其不至于被高溫燒毀.傳統的天然氣燃氣輪機的設計方案和冷卻效果的試驗在氫燃機的適用性上存在一定的局限，主要表現在：一、傳統的天然氣燃氣輪機的燃燒室的排氣主要為二氧化碳和氮氧化物，而氫燃機的燃燒室的排氣主要為水蒸氣，排氣的介質不同，在旋轉透平中的做功以及冷卻特性也不同。二、為了考慮冷卻介質與排氣介質的匹配性，區別于傳統的天然氣燃氣輪機采用空氣對透平靜葉、動葉及轉子進行冷卻，氫燃機的冷卻可以設計采用蒸汽進行冷卻。

目前公開資料尚無專門針對氫燃機旋轉狀態下透平葉片的冷卻效果試驗評估的試驗臺，沒有采用水蒸氣為工質進行旋轉狀態下透平冷卻的試驗方案，無法正確評估蒸汽對氫燃機的旋轉透平葉片的冷卻效果。同時，一般的蒸汽的來源需要有專門的蒸汽發生裝置，耗資巨大，且在試驗透平做完功的蒸汽很難再被利用，造成能源的浪費。

但是相關技術中，沒有針對氫燃機旋轉狀態下透平葉片的冷卻效果試驗評估的試驗臺，也沒有采用水蒸氣為工質進行旋轉狀態下透平冷卻的試驗方案，因此，正確評估蒸汽對氫燃機的旋轉透平葉片的冷卻效果對于氫燃機設計具有重要意義。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的實施例提出一種氫燃機旋轉透平葉片冷卻效果試驗設備，該實驗設備可以對氫燃機旋轉狀態下的透平葉片進行冷卻效果試驗，分析蒸汽對氫燃機旋轉透平葉片的冷卻效果的影響，為氫燃機的設計提供支持，實用性較好。

本發明的實施例還提出一種氫燃機旋轉透平葉片冷卻效果試驗方法。

根據本發明的實施例的一種氫燃機旋轉透平葉片冷卻效果試驗設備，包括：供氣裝置、燃燒室、透平、汽輪機和溫度測量裝置，所述透平包括透平本體、靜葉、動葉和轉子，所述轉子穿設于所述透平本體，所述靜葉設于所述透平本體上，所述動葉設于所述轉子上，所述轉子相對所述透平本體轉動，以帶動所述動葉旋轉，所述供氣裝置與所述燃燒室連通以用于向所述燃燒室內供應氫氣和氧氣，所述燃燒室與所述透平本體連通，所述汽輪機與所述燃燒室和所述透平本體連通，所述汽輪機的部分抽汽進入至所述燃燒室內，所述汽輪機的另一部分抽汽進入至所述透平本體內，所述溫度測量裝置與所述透平相連，以用于測量所述靜葉、所述動葉和所述透平級間中的至少一者的溫度。