一种混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置及其控制方法，所述混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置包括燃气气源单元、空气气源单元、试验气发生单元和试验测试单元；本发明专利技术回收利用燃气余热，采用燃气轮机排出的高温燃气作为试验系统的高温热源，创新了试验系统的能量供给方式，降低了试验成本；采用蒸汽发生器回收利用高温燃气加热冷介质生成蒸汽，再通过射汽抽气器抽吸燃气及空气，掺混成与混氢燃机透平设计工况主气成分一致的试验气，创新了试验系统中试验气的生成方式，解决了混氢燃机含水蒸气主流燃气的气源供气问题，并根据不同的降温等膨胀比试验条件，实现对试验气组分和温度的灵活调控。实现对试验气组分和温度的灵活调控。实现对试验气组分和温度的灵活调控。

An expansion ratio test system device and its control method for cooling turbine blades of hydrogen mixed gas turbine

【技术实现步骤摘要】
一种混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置及其控制方法


[0001]本专利技术属于燃气轮机
，具体涉及一种混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]天然气是现役燃气轮机的主要燃料，但随着新能源的不断开发利用和碳排放的愈发严格，传统天然气发电用大型燃机市场不断萎缩。氢作为一种绿色能源将会成为一种非常好的替代燃料，应用于燃气轮机领域，混氢燃机技术逐渐进入了高速发展阶段。
[0003]为了获得更高的混氢燃机效率，需要不断提高透平初温，随之需要采用空气对透平高温部件进行有效冷却。为了验证冷却空气掺混对混氢燃机透平叶片气动性能的影响，需要建立混氢燃机透平叶片平试验台，开展混氢燃机透平叶栅的气动性能和冷却效果试验研究。
[0004]有别于天然气燃气轮机，在混氢燃机燃烧室内，氢和氧会通过燃烧反应后生成含有水蒸气的主流燃气。为获取真实准确的试验数据，开展混氢燃机透平叶栅的气动性能和冷却效果试验时需考虑水蒸气的影响。通过氢氧燃烧的方式生成试验用高温主流燃气，进行设计工况的试验验证，需为试验系统配置氢氧燃烧室和专用叶片冷却空气气源，试验设施投资和试验燃动费用高昂，无法进行不同冷却介质冷却效果对比分析，试验系统经济性较差、试验功能单一，试验用氢燃料在试验现场的存储使用存在一定的安全风险。
[0005]因此，需要创新了试验系统的能量供给方式和试验气的生成方式，解决混氢燃机含水蒸气主流燃气的气源供气问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置及其控制方法，所述混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置包括燃气气源单元、空气气源单元、试验气发生单元和试验测试单元；本专利技术采用燃气轮机排出的高温燃气作为试验系统的高温热源，通过回收利用燃气余热，创新了试验系统的能量供给方式，降低了试验成本；采用蒸汽发生器回收利用高温燃气加热冷介质生成蒸汽，再通过射汽抽气器抽吸燃气及空气，掺混成与混氢燃机透平设计工况主气成分一致的试验气，创新了试验系统的试验气的生成方式，解决了混氢燃机含水蒸气主流燃气的气源供气问题。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术的目的之一在于提供一种混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置，所述混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置包括燃气气源单元、空气气源单元、试验气发生单元和试验测试单元；
[0009]所述燃气气源单元包括燃气轮机；所述试验气发生单元包括依次连接的蒸汽发生装置和射汽抽气装置；所述试验测试单元包括试验测试部分；所述空气气源单元包括空气
过滤装置；
[0010]所述燃气轮机的出口与所述蒸汽发生装置的热介质入口相连接，该连接管路为高温燃气管路A；所述燃气轮机的出口与所述射汽抽气装置的第一入口相连接，该连接管路为高温燃气管路B；
[0011]所述蒸汽发生装置的冷介质出口与所述射汽抽气装置的第二入口相连接，该连接管路为蒸汽管路A；所述蒸汽发生装置的冷介质出口与所述试验测试部分的冷却介质入口相连接，该连接管路为蒸汽管路B；所述蒸汽发生装置的热介质出口与所述射汽抽气装置的第三入口相连接，该连接管路为低温燃气管路A；所述蒸汽发生装置的冷介质入口与水源相连接，该连接管路为给水管路；
[0012]所述射汽抽气装置的出口与所述试验测试部分的试验气入口相连接，该连接管路为试验气管路；
[0013]所述空气过滤装置的出口与所述射汽抽气装置的第三入口相连接，该连接管路为空气管路A；所述空气过滤装置的出口与所述试验测试部分的冷却介质入口相连接，该连接管路为空气管路B。
[0014]值得说明的是，本专利技术中，燃气气源单元用于向试验气发生单元提供加热用高温燃气和掺混用高温燃气；空气气源单元用于向试验气发生单元提供掺混用空气，并向试验测试单元提供冷却用空气；试验气发生单元，利用燃气的高温余热加热冷介质生成蒸汽，通过掺混蒸汽、高温燃气及空气，生成试验气，模拟混氢燃机透平叶片前降温等膨胀比工况下的主流燃气。
[0015]值得说明的是，试验气发生单元中，蒸汽发生装置的冷介质入口通入水源，蒸汽发生装置的热介质入口通入高温燃气对水源进行加热，产生蒸汽，所述蒸汽从蒸汽发生装置的冷介质出口排出，加热后的高温燃气温度下降，成为低温燃气，所述低温燃气从蒸汽发生装置的热介质出口排出。
[0016]本专利技术所述混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置，采用燃气轮机排出的高温燃气作为试验系统的高温热源，通过回收利用燃气余热，代替了氢氧燃烧室燃烧生成试验用高温主流燃气的方法，创新了试验系统的能量供给方式，降低了试验成本；采用蒸汽发生器回收利用高温燃气加热冷介质生成蒸汽，再通过射汽抽气器抽吸燃气及空气，掺混成与混氢燃机透平设计工况主气成分一致的试验气，创新了试验系统的试验气的生成方式，解决了混氢燃机含水蒸气主流燃气的气源供气问题。
[0017]作为本专利技术优选的技术方案，在高温燃气管路A上设置调节阀a。
[0018]优选地，在高温燃气管路B上，沿气流方向，依次设置关断阀a、调节阀b和逆止阀a。
[0019]优选地，所述燃气气源单元还包括燃气排气装置。
[0020]优选地，所述燃气轮机的出口与所述燃气排气装置的入口相连接，该连接管路为高温燃气管路C。
[0021]优选地，所述蒸汽发生装置的热介质出口与所述燃气排气装置的入口相连接，该连接管路为低温燃气管路B。
[0022]优选地，在所述燃气排气装置的入口处设置消音装置a。
[0023]优选地，在所述高温燃气管路C上设置调节阀c。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，在所述蒸汽管路B上，沿气流方向，依次设置关断阀
b、调节阀d、减压阀a、减温器和逆止阀b。
[0025]作为本专利技术优选的技术方案，在所述低温燃气管路A上，沿气流方向，依次设置关断阀c、调节阀e和逆止阀c。
[0026]作为本专利技术优选的技术方案，在所述试验气管路上设置减压阀b。
[0027]作为本专利技术优选的技术方案，在所述空气管路A上，沿气流方向，依次设置关断阀d、空气加热器a和逆止阀d。
[0028]优选地，在所述空气管路B上，沿气流方向，依次设置关断阀e、调节阀f、空气增压机、空气加热器b和逆止阀e。
[0029]作为本专利技术优选的技术方案，所述试验测试单元还包括试验排气装置。
[0030]优选地，在所述试验测试部分的试验气出口与所述试验排气装置相连接的管路上，沿气流方向，依次设置调节阀g、试验排气减温装置、气水分离装置和消音装置b。
[0031]优选地，所述水源为除盐水。
[0032]本专利技术的目的之二在于提供一种利用目的之一所述的混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置的控制方法，所述控制方法包括：
[0033](a)根据试验气温度T
0,T
和试验气成分，调节高温燃气管路B、低温燃气管路A和空气管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置，其特征在于，所述混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置包括燃气气源单元、空气气源单元、试验气发生单元和试验测试单元；所述燃气气源单元包括燃气轮机；所述试验气发生单元包括依次连接的蒸汽发生装置和射汽抽气装置；所述试验测试单元包括试验测试部分；所述空气气源单元包括空气过滤装置；所述燃气轮机的出口与所述蒸汽发生装置的热介质入口相连接，该连接管路为高温燃气管路A；所述燃气轮机的出口与所述射汽抽气装置的第一入口相连接，该连接管路为高温燃气管路B；所述蒸汽发生装置的冷介质出口与所述射汽抽气装置的第二入口相连接，该连接管路为蒸汽管路A；所述蒸汽发生装置的冷介质出口与所述试验测试部分的冷却介质入口相连接，该连接管路为蒸汽管路B；所述蒸汽发生装置的热介质出口与所述射汽抽气装置的第三入口相连接，该连接管路为低温燃气管路A；所述蒸汽发生装置的冷介质入口与水源相连接，该连接管路为给水管路；所述射汽抽气装置的出口与所述试验测试部分的试验气入口相连接，该连接管路为试验气管路；所述空气过滤装置的出口与所述射汽抽气装置的第三入口相连接，该连接管路为空气管路A；所述空气过滤装置的出口与所述试验测试部分的冷却介质入口相连接，该连接管路为空气管路B。2.根据权利要求1所述的混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置，其特征在于，在高温燃气管路A上设置调节阀a；优选地，在高温燃气管路B上，沿气流方向，依次设置关断阀a、调节阀b和逆止阀a。3.根据权利要求1或2所述的混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置，其特征在于，所述燃气气源单元还包括燃气排气装置。4.根据权利要求3所述的混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置，其特征在于，所述燃气轮机的出口与所述燃气排气装置的入口相连接，该连接管路为高温燃气管路C；优选地，所述蒸汽发生装置的热介质出口与所述燃气排气装置的入口相连接，该连接管路为低温燃气管路B；优选地，在所述燃气排气装置的入口处设置消音装置a；优选地，在所述高温燃气管路C上设置调节阀c。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置，其特征在于，在所述蒸汽管路B上，沿气流方向，依次设置关断阀b、调节阀d、减压阀a、减温器和逆止阀b。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置，其特征在于，在所述低温燃气管路A上，沿气流方向，依次设置关断阀c、调节阀e和逆止阀c。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置，其特征在于，在所述试验气管路上设置减压阀b。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的混氢燃机透平叶片降温等膨胀比试验系统装置，其特征在于，在所述空气管路A上，沿气流方向，依次设置关断阀d、空气加热器a和逆止阀d；
优选地，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王思远，郝宁，马明俊，史进渊，肖玥，祝自芳，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：