本发明专利技术提供的一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统及试验方法，包括燃料系统、主空气供应系统、冷却空气供应系统、控制系统和数据采集系统；主空气经过调压后输出燃烧试验段，同时将燃料增压后也输入燃烧试验段，主空气和燃料在燃烧试验段混合燃烧后产生高温高压燃气，模拟燃气轮机运行时燃烧室真实工作环境，进行气燃料的燃烧试验，燃烧试验段的高温排气和冷却空气供应系统的冷气进入透平叶片综合冷效试验段，模拟燃气轮机透平部件实际工作环境，通过测量燃气、冷气参数和叶片外表面壁温，获得叶片冷却效果及其特性，该试验系统对燃烧试验段的高温排气进行再次利用，通过一个试验系统，同时完成两种不同的试验，提高试验效率，同时也降低试验系统的成本。
【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统及试验方法
本专利技术涉及一种试验系统，具体涉及一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统及试验方法。
技术介绍
重型燃气轮机燃烧试验、透平叶片综合冷效试验是燃气轮机燃烧监测诊断、燃烧调整、燃烧技术研发以及透平叶片设计优化技术研发等过程中不可或缺的关键环节。任何燃烧技术、燃烧系统开发无一例外地均需在全尺寸、全温、全压燃烧试验系统上完成验证、改进、再验证，方可在燃机上开展工程应用；此外，透平叶片在燃气轮机运行过程中承受着较大的气动负荷和热负荷，在燃机透平叶片设计验证阶段，需采用全尺寸、全温、全压燃气轮机综合冷效系统开展大量试验，模拟最接近燃气轮机的实际运行环境，测量叶片外表面壁温，获得叶片冷却效果及其特性，验证设计与计算分析结果，以确保设计的透平叶片安全可靠。然而现有的重型燃气轮机燃烧试验系统与透平综合冷效试验系统存在如下问题：已有燃烧试验系统和透平综合冷效试验系统均各自单独建设，投资成本昂贵，且未能充分利用燃烧后的高温燃气；燃烧试验系统的主空气加热方案管路、控制系统复杂，开展变工况试验时，主空气温度调控响应速度较慢；燃烧试验系统的气体燃料灵活性较差；试验系统的可扩展功能较为有限，往往为了进行某特定功能的试验设计建设试验系统，未能充分挖掘试验系统的扩展潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有重型燃气轮机燃烧试验系统与透平综合冷效试验系统的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，该系统可将燃烧试验与透平冷效试验系统有机结合起来，充分利用燃烧试验产生的高温燃气，将其在透平综合冷效试验中利用，因不需额外购置高温燃气的设备，投资成本少。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，包括燃料系统、主空气供应系统、冷却空气供应系统、控制系统和数据采集系统；所述燃料系统与燃烧试验段连接，燃烧试验段的排气端分别连接透平叶片综合冷效试验段，透平叶片综合冷效试验段的出口连接排气系统；主空气供应系统连接燃烧试验段的进气端，冷却空气供应系统分别连接透平叶片综合冷效试验段的进气端，冷却空气供应系统与排气系统连接，用于给透平叶片综合冷效试验段提供冷源；所述控制系统分别与燃料系统、主空气供应系统和冷却空气供应系统连接，用于控制燃料和气体的输出量，数据采集系统用于采集整个试验系统的运行参数并发给控制系统。优选的，所述主空气供应系统包括主空气压气机，其输出端连接主空气电加热器，主空气电加热器的输出端连接燃烧试验段。优选的，所述主空气压气机的输出与主空气电加热器连接，主空气压气机的管道上设置有主空气主副流量测量调控装置，大流量空气进入主流量测量调控装置，小流量空气进入副流量测量调控装置，采用主空气主副流量测量调控装置控制空气流量。优选的，所述冷却空气供应系统包括冷却空气压气机，以及与其连接的稳压储气罐，稳压储气罐的输出端与冷却空气电加热器连接，冷却空气电加热器的输出端连接透平叶片综合冷效试验段。优选的，所述燃烧试验段的排气端还连接材料性能试验段，材料性能试验段的输出端连接排气系统。优选的，所述主空气供应系统和冷却空气供应系统的输出端还连接燃料喷嘴与透平叶片冷却气通道试验段，燃料喷嘴与透平叶片冷却气通道试验段的输出端连接排气系统。优选的，所述燃烧试验段、透平叶片综合冷效试验段与材料性能试验段连接有消防系统。优选的，所述燃料系统包括天然气供应系统、合成气供应系统、富氢/纯氢供应系统和生物质气供应系统。一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统的试验方法，燃烧试验和透平综合冷效试验的方法如下：所述主空气供应系统的压气机压缩空气，压缩后的空气经加热后进入燃烧试验段；燃料系统的气体燃料经加压后进入燃烧试验段，空气和气体燃料在燃烧试验段内混合燃烧形成高温高压的燃气，模拟燃气轮机运行时燃烧室真实工作环境，然后进行燃烧试验；高温高压的燃气进入到至和冷却空气供应系统的冷气分别进入透平叶片综合冷效试验段，模拟燃气轮机透平部件实际工作环境，通过测量燃气、冷气参数和叶片外表面壁温，获得叶片冷却效果及其特性，透平冷效试验段出来的气体经过排气系统排入大气。优选的，其特征在于，材料性能试验的方法如下：燃烧试验段排出的高温燃气进入材料性能试验端，模拟热通道部件及高温合金材料实际工作气氛，进行高温燃气环境下热通道部件以及高温合金材料力学性能、氧化和腐蚀试验，试验后的高温燃气进入排气系统排入大气。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术提供的一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，包括燃料系统、主空气供应系统、冷却空气供应系统、控制系统和数据采集系统；主空气经过调压后输出燃烧试验段，同时将燃料增压后也输入燃烧试验段，主空气和燃料在燃烧试验段混合燃烧后产生高温高压燃气，模拟燃气轮机运行时燃烧室真实工作环境，进行气燃料的燃烧试验，燃烧试验段的高温排气和冷却空气供应系统的冷气进入透平叶片综合冷效试验段，模拟燃气轮机透平部件实际工作环境，通过测量燃气、冷气参数和叶片外表面壁温，获得叶片冷却效果及其特性，该试验系统对燃烧试验段的高温排气进行再次利用，通过一个试验系统，同时完成两种不同的试验，提高试验效率，同时也降低试验系统的成本。附图说明图1为本专利技术燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统布置示意图；图2为本专利技术主空气供应系统的结构示意图；图3为本专利技术冷却空气供应系统的结构示意图。图中：1、主空气供应系统；2、天然气供应系统；3、合成气供应系统；4、富氢/纯氢供应系统；5、生物质气供应系统；6、冷却空气供应系统；7、冷却水供应系统；8、排气系统；9、控制系统；10、数据采集系统；11、燃烧试验段；12、透平叶片综合冷效试验段；13、材料性能试验段；14、燃料喷嘴与透平叶片冷却气通道试验段；15、消防系统；16、第一主空气压气机；17、第二主空气压气机；18、主空气主流量测量调控装置；19、主空气副流量测量调控装置；20、主空气电加热器；21、第一冷却空气压气机；22、第二冷却空气压气机；23、稳压储气罐；24、冷却空气主流量测量调控装置；25、冷却空气副流量测量调控装置；26、冷却空气电加热器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。参阅图1，一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，包括燃料系统、主空气供应系统1、冷却空气供应系统6、冷却水供应系统7、控制系统9和数据采集系统10；其中，燃料系统与燃烧试验段11连接，燃烧试验段11的排气端分别连接透平叶片综合冷效试验段12和材料性能试验段13，透平叶片综合冷效试验段12和材料性能试验段13的出口连接排气系统8。主空气供应系统1分别连接燃烧试验段11和燃料喷嘴与透平叶片冷却气通道试验段14的进气端，燃料喷嘴与透平叶片冷却气通道试验段14的排气端练连接排气系统8。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，其特征在于，包括燃料系统、主空气供应系统(1)、冷却空气供应系统(6)、控制系统(9)和数据采集系统(10)；/n所述燃料系统与燃烧试验段(11)连接，燃烧试验段(11)的排气端分别连接透平叶片综合冷效试验段(12)，透平叶片综合冷效试验段(12)的出口连接排气系统(8)；主空气供应系统(1)连接燃烧试验段(11)的进气端，冷却空气供应系统(6)分别连接透平叶片综合冷效试验段(12)的进气端，冷却空气供应系统(6)与排气系统(8)连接，用于给透平叶片综合冷效试验段(12)提供冷源；/n所述控制系统(9)分别与燃料系统、主空气供应系统(1)和冷却空气供应系统(6)连接，用于控制燃料和气体的输出量，数据采集系统(10)用于采集整个试验系统的运行参数并发给控制系统。/n
【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，其特征在于，包括燃料系统、主空气供应系统(1)、冷却空气供应系统(6)、控制系统(9)和数据采集系统(10)；
所述燃料系统与燃烧试验段(11)连接，燃烧试验段(11)的排气端分别连接透平叶片综合冷效试验段(12)，透平叶片综合冷效试验段(12)的出口连接排气系统(8)；主空气供应系统(1)连接燃烧试验段(11)的进气端，冷却空气供应系统(6)分别连接透平叶片综合冷效试验段(12)的进气端，冷却空气供应系统(6)与排气系统(8)连接，用于给透平叶片综合冷效试验段(12)提供冷源；
所述控制系统(9)分别与燃料系统、主空气供应系统(1)和冷却空气供应系统(6)连接，用于控制燃料和气体的输出量，数据采集系统(10)用于采集整个试验系统的运行参数并发给控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，其特征在于，所述主空气供应系统(1)包括主空气压气机，其输出端连接主空气电加热器连接，主空气电加热器的输出端连接燃烧试验段。
3.根据权利要求2所述的一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，其特征在于，所述主空气压气机的输出与主空气电加热器连接，主空气压气机的两路管道上设置有主空气主副流量测量调控装置，采用主空气主副流量测量调控装置控制主空气流量。
4.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，其特征在于，所述冷却空气供应系统(6)包括冷却空气压气机，以及与其连接的稳压储气罐，稳压储气罐的输出端与冷却空气电加热器连接，冷却空气电加热器的输出端连接透平叶片综合冷效试验段(12)。
5.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，其特征在于，所述燃烧试验段(11)的排气端还连接材料性能试验段(13)，材料性能试验段(13)的输出端连接排气系统。
【专利技术属性】
技术研发人员：肖俊峰，王峰，王玮，李晓丰，李园园，段静瑶，于飞龙，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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