本发明专利技术涉及燃气轮机技术领域，本发明专利技术公开一种旋转透平叶片冷却试验系统和方法，旋转透平叶片冷却效果试验系统包括航空发动机、旋转透平叶片冷却试验装置、冷却气源装置、试验冷却水装置、控制系统和数据采集系统，航空发动机包括用于向所述旋转透平叶片冷却试验装置提供主流燃气的燃气发生器和用于向所述旋转透平叶片冷却试验装置提供冷却空气的压气机、冷却气源装置与旋转透平叶片冷却试验装置相连，冷却气源装置用于控制进入旋转透平叶片冷却试验装置的冷却空气流量和压力，试验冷却水装置与旋转透平叶片冷却试验装置相连。本发明专利技术提供的旋转透平叶片冷却试验系统具备试验成本低、试验装置不受位置限制、启用灵活的优点。试验装置不受位置限制、启用灵活的优点。试验装置不受位置限制、启用灵活的优点。
【技术实现步骤摘要】
旋转透平叶片冷却试验系统和方法
[0001]本专利技术涉及燃气轮机
，尤其涉及一种旋转透平叶片冷却试验系统和方法。
技术介绍
[0002]为提升市场竞争力，燃气轮机需要持续提高机组的出力以及效率，导致透平叶片入口温度不断提高。为保证透平叶片在更高温度下安全稳定长寿命运行，除采用更先进的材料外，更重要的是引入高效透平叶片冷却设计技术。
[0003]相关技术中，高效透平叶片冷却设计部分指标可以通过静止状态的透平叶片冷却效果试验进行验证，但是重型燃气轮机多级透平流道内部流动和传热现象十分复杂且高度耦合，次流涡系与透平主流区相互作用，级间干涉可能引发叶片激振，因此实际透平叶片在旋转工作状态的冷却效果与静止状态测量的冷却效果相差很大，在旋转状态进行测量更符合工程实际情况，为验证冷却空气掺混对透平级气动性能的影响，以及旋转状态对透平动叶片冷却效果的影响，需要建立旋转透平叶片冷却效果试验装置，开展高温旋转透平叶片流动与冷却试验研究。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术的实施例提出一种旋转透平叶片冷却试验系统，该旋转透平叶片冷却试验系统具有试验成本低、试验装置不受位置限制、启用灵活的优点。
[0006]根据本专利技术实施例的旋转透平叶片冷却试验系统，旋转透平叶片冷却试验系统包括旋转透平叶片冷却试验装置、航空发动机、冷却气源装置、试验冷却水装置、控制系统和数据采集系统，所述航空发动机包括用于向所述旋转透平叶片冷却试验装置提供主流燃气的燃气发生器和用于向所述旋转透平叶片冷却试验装置提供冷却空气的压气机，所述冷却气源装置与所述旋转透平叶片冷却试验装置相连，所述冷却气源装置用于控制进入所述旋转透平叶片冷却试验装置的冷却空气流量和压力，所述试验冷却水装置与所述旋转透平叶片冷却试验装置相连，所述试验冷却水装置用于冷却所述旋转透平叶片冷却试验装置的进口和出口，所述控制系统分别与所述旋转透平叶片冷却效果试验装置、所述冷却气源装置和所述试验冷却水装置相连，所述控制系统用于控制所述主流燃气、所述冷却空气和冷却水的输出量，所述数据采集系统与所述控制系统电连接，所述数据采集系统用于采集试验系统运行参数并发送至所述控制系统。
[0007]根据本专利技术实施例的旋转透平叶片冷却试验系统具有试验成本低、试验装置不受位置限制、启用灵活的优点。
[0008]在一些实施例中，所述旋转透平叶片冷却试验装置依次包括主流燃气进气阀、透平叶片试验段、喷淋段和消音塔，所述主流燃气进气阀用于控制进入所述透平叶片试验段的主流燃气流量，所述透平叶片试验段、所述喷淋段和所述消音塔依次相连，所述喷淋段用
于快速降温所述主流燃气，所述消音塔用于消除噪声。
[0009]在一些实施例中，所述冷却气源装置包括冷却空气进气阀和冷却空气调节阀，所述冷却空气进气阀与所述压气机相连，所述冷却空气调节阀与所述透平叶片试验段相连，所述冷却空气进气阀和所述冷却空气调节阀用于控制进入所述透平叶片试验段的冷却空气流量和压力。
[0010]在一些实施例中，所述试验冷却水装置包括冷却塔、进水管道、补水管道和出水管道，所述冷却塔通过所述进水管道与所述燃气发生器的出口和所述喷淋段相连，所述冷却塔通过所述出水管道与所述试验透平段的进口和出口相连，所述补水管道与所述冷却塔相连。
[0011]在一些实施例中，所述透平叶片试验段包括试验透平气缸组件、透平组件、进口测量段、出口测量段和排气蜗壳，所述排气蜗壳与所述试验透平气缸和所述喷淋段相连，所述排气蜗壳用于收集所述透平组件出口气流。
[0012]在一些实施例中，所述透平组件的模化比为1/4至1/3。
[0013]在一些实施例中，所述透平叶片试验段还包括液压间隙调整装置，所述液压间隙调整装置用于调整所述透平叶片与所述试验透平气缸组件的间隙。
[0014]在一些实施例中，所述数据采集系统包括压力采集装置、温度采集装置、流量采集装置、传动系统采集装置、动应力采集装置和振动采集装置，所述压力采集装置采集所述主流燃气入口管道压力、所述透平组件的出口压力、所述冷却空气的压力，所述温度采集模块采集所述主流燃气和所述冷却空气的温度，所述流量采集装置采集所述主流燃气和所述冷却空气的流量，所述传动采集装置采集所述透平组件的转速、扭矩和功率数据，所述动应力采集装置采集所述透平叶片动态应力，所述振动采集装置采集所述机匣振动数据。
[0015]在一些实施例中，所述传动采集装置包括水力测功装置，所述透平叶片试验段的输出轴与水力测功装置相连，所述水力测功装置用于测量所述透平组件的轴功率并控制所述透平组件的输出转速。
[0016]在一些实施例中，所述控制系统包括数据存储模块、控制切换模块、通讯模块和安全模块，所述数据存储模块用于存储所述数据采集系统发送的试验系统运行参数，所述控制切换模块用于切换低压电气手动控制模式和计算机远程控制模式，所述通讯模块用于与所述数据采集系统和上位机通讯，所述安全模块用于根据预设参数监控相应参数值实现紧急保护。
[0017]根据本专利技术实施例的旋转透平叶片冷却试验方法，旋转透平叶片冷却试验方法包括以下步骤：抽取航空发动机燃气发生器出口燃气作为主流燃气，抽取航空发动机压气机出口空气作为冷却空气；将主流燃气和冷却空气分别通入透平叶片试验段的主流通道和透平叶片内部冷却通道，进行旋转透平叶片冷却效果试验；收集所述透平叶片试验段的出口气流，快速降温所述出口气流并排入消音塔。
附图说明
[0018]图1是根据本专利技术实施例中旋转透平叶片冷却试验系统的结构示意图。
[0019]附图标记：1、航空发动机；2、压气机；3、燃烧室；4、燃气涡轮；5、动力涡轮；6、燃气发生器；7、旋转透平叶片冷却效果试验装置；8、冷却气源装置；9、试验冷却水装置；10、控制
系统；11、数据采集系统；12、主流燃气进气阀；13、主流燃气调节阀；14、波纹补偿器；15、透平叶片试验段；16、喷淋段；17、排气蝶阀；18、消音塔；19、液压间隙调整装置；20、水力测功装置；21、冷却空气进气阀；22、冷却空气调节阀；23、水泵；24、补水管道；25、进水管道；26、冷却塔；27、出水管道；28、流量测点；29、压力测点；30、温度测点。
具体实施方式
[0020]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0021]根据本专利技术实施例的旋转透平叶片冷却试验系统，如图1所示，旋转透平叶片冷却试验系统包括旋转透平叶片冷却试验装置、航空发动机1、冷却气源装置8、试验冷却水装置9、控制系统10和数据采集系统11，所述航空发动机1包括用于向所述旋转透平叶片冷却试验装置提供主流燃气的燃气发生器6、用于向所述旋转透平叶片冷却试验装置提供冷却空气的压气机2和动力涡轮5，动力涡轮5主要是将燃气涡轮4进口高温高压气体的能量本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种旋转透平叶片冷却试验系统，其特征在于，包括：旋转透平叶片冷却试验装置；航空发动机，所述航空发动机包括用于向所述旋转透平叶片冷却试验装置提供主流燃气的燃气发生器和用于向所述旋转透平叶片冷却试验装置提供冷却空气的压气机；冷却气源装置，所述冷却气源装置与所述旋转透平叶片冷却试验装置相连，所述冷却气源装置用于控制进入所述旋转透平叶片冷却试验装置的冷却空气流量和压力；试验冷却水装置，所述试验冷却水装置与所述旋转透平叶片冷却试验装置相连，所述试验冷却水装置用于冷却所述旋转透平叶片冷却试验装置的进口和出口；控制系统，所述控制系统分别与所述旋转透平叶片冷却效果试验装置、所述冷却气源装置和所述试验冷却水装置相连，所述控制系统用于控制所述主流燃气、所述冷却空气和冷却水的输出量；和数据采集系统，所述数据采集系统与所述控制系统电连接，所述数据采集系统用于采集试验系统运行参数并发送至所述控制系统。2.根据权利要求1所述的航空发动机供气的旋转透平叶片冷却效果试验系统，其特征在于，所述旋转透平叶片冷却试验装置依次包括主流燃气进气阀、透平叶片试验段、喷淋段和消音塔，所述主流燃气进气阀用于控制进入所述透平叶片试验段的主流燃气流量，所述透平叶片试验段、所述喷淋段和所述消音塔依次相连，所述喷淋段用于快速降温所述主流燃气，所述消音塔用于消除噪声。3.根据权利要求2所述的航空发动机供气的旋转透平叶片冷却效果试验系统，其特征在于，所述冷却气源装置包括冷却空气进气阀和冷却空气调节阀，所述冷却空气进气阀与所述压气机相连，所述冷却空气调节阀与所述透平叶片试验段相连，所述冷却空气进气阀和所述冷却空气调节阀用于控制进入所述透平叶片试验段的冷却空气流量和压力。4.根据权利要求2所述的航空发动机供气的旋转透平叶片冷却效果试验系统，其特征在于，所述试验冷却水装置包括冷却塔、进水管道、补水管道和出水管道，所述冷却塔通过所述进水管道与所述燃气发生器的出口和所述喷淋段相连，所述冷却塔通过所述出水管道与所述试验透平段的进口和出口相连，所述补水管道与所述冷却塔相连。5.根据权利要求2所述的航空发动机供气的旋转透平叶片冷却效果试验系统，其特征在于，所述透平叶片试验段包括试验透平气缸组件、透平组件、进口测量段、出口测量段和排气蜗壳，...
【专利技术属性】
技术研发人员：束国刚，谢岳生，刘传亮，史进渊，陈蒙，万震天，
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
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