氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备及方法，所述试验设备包括：供气装置、燃烧室、透平、汽轮机和温度测量装置，透平包括透平本体、静叶、动叶和转子，转子穿设于透平本体，静叶设于透平本体上，动叶设于转子上，转子可以带动动叶旋转，供气装置用于向燃烧室内供应氢气和氧气，燃烧室与透平本体连通，汽轮机与燃烧室和透平本体连通，汽轮机的部分抽汽进入至燃烧室内，汽轮机的另一部分抽汽进入至透平本体内，温度测量装置与透平相连，以用于测量静叶、动叶和透平级间中的温度。本发明专利技术的试验设备可以对氢燃机旋转状态下的透平叶片进行冷却效果试验，分析蒸汽对氢燃机旋转透平叶片的冷却效果的影响，为氢燃机的设计提供支持。计提供支持。计提供支持。

【技术实现步骤摘要】
氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备及方法


[0001]本专利技术涉及燃气轮机
，具体地，涉及一种氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备及方法。

技术介绍

[0002]随着国内外对碳排放的要求越来越高，传统采用天然气作为燃料的燃气轮机的碳排放压力越来越大。
[0003]氢燃机是采用氢气替代天然气作为燃料的燃气轮机，天然气燃气轮机的排放物主要为二氧化碳和氮氧化物，而氢燃机的排放物主要为水蒸气，具有零碳排放、环保的优点。同时，氢燃机能够与可再生能源相结合，解决可再生能源的大规模、长周期存储和灵活性并网的难题。作为一项非常有前景的能源技术方案，氢燃机的研发工作受到了国内外主流燃机制造商的重视。GE、西门子、三菱等公司纷纷开展了氢燃机的相关研发和试验工作，国家电投公司在荆门电厂开展了掺氢燃烧的试验。
[0004]氢燃机研发的一大重要难点在于旋转透平叶片冷却效果的设计与试验验证，由于从燃烧室进入燃机透平的初温较高，需要采用合适的冷却方案对透平的叶片进行冷却使其不至于被高温烧毁.传统的天然气燃气轮机的设计方案和冷却效果的试验在氢燃机的适用性上存在一定的局限，主要表现在：一、传统的天然气燃气轮机的燃烧室的排气主要为二氧化碳和氮氧化物，而氢燃机的燃烧室的排气主要为水蒸气，排气的介质不同，在旋转透平中的做功以及冷却特性也不同。二、为了考虑冷却介质与排气介质的匹配性，区别于传统的天然气燃气轮机采用空气对透平静叶、动叶及转子进行冷却，氢燃机的冷却可以设计采用蒸汽进行冷却。
[0005]目前公开资料尚无专门针对氢燃机旋转状态下透平叶片的冷却效果试验评估的试验台，没有采用水蒸气为工质进行旋转状态下透平冷却的试验方案，无法正确评估蒸汽对氢燃机的旋转透平叶片的冷却效果。同时，一般的蒸汽的来源需要有专门的蒸汽发生装置，耗资巨大，且在试验透平做完功的蒸汽很难再被利用，造成能源的浪费。
[0006]但是相关技术中，没有针对氢燃机旋转状态下透平叶片的冷却效果试验评估的试验台，也没有采用水蒸气为工质进行旋转状态下透平冷却的试验方案，因此，正确评估蒸汽对氢燃机的旋转透平叶片的冷却效果对于氢燃机设计具有重要意义。

技术实现思路

[0007]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。
[0008]为此，本专利技术的实施例提出一种氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，该实验设备可以对氢燃机旋转状态下的透平叶片进行冷却效果试验，分析蒸汽对氢燃机旋转透平叶片的冷却效果的影响，为氢燃机的设计提供支持，实用性较好。
[0009]本专利技术的实施例还提出一种氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验方法。
[0010]根据本专利技术的实施例的一种氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，包括：供气
装置、燃烧室、透平、汽轮机和温度测量装置，所述透平包括透平本体、静叶、动叶和转子，所述转子穿设于所述透平本体，所述静叶设于所述透平本体上，所述动叶设于所述转子上，所述转子相对所述透平本体转动，以带动所述动叶旋转，所述供气装置与所述燃烧室连通以用于向所述燃烧室内供应氢气和氧气，所述燃烧室与所述透平本体连通，所述汽轮机与所述燃烧室和所述透平本体连通，所述汽轮机的部分抽汽进入至所述燃烧室内，所述汽轮机的另一部分抽汽进入至所述透平本体内，所述温度测量装置与所述透平相连，以用于测量所述静叶、所述动叶和所述透平级间中的至少一者的温度。
[0011]根据本专利技术的实施例的一种氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，可以通过供气装置向燃烧室连通内供应氢气和氧气，氢气和氧气在燃烧室内燃烧形成热蒸汽并通入至透平本体内，汽轮机的部分抽汽进入至燃烧室内，汽轮机的另一部分抽汽进入至透平本体内，从而可以对燃烧室和透平进行冷却，温度测量装置可以测量静叶、动叶和/或透平级间的温度，从而可以得出表征冷却叶片冷却效果的关键参数，进而分析在透平旋转状态下蒸汽对透平叶片的冷却效果的影响，为氢燃机的设计提供支持，实用性较好。
[0012]在一些实施例中，所述供气装置包括电解水装置和氧气补充装置，所述电解水装置用于将水分解为氢气和氧气并通入至所述燃烧室内，所述氧气补充装置用于向所述燃烧室内补充氧气。
[0013]在一些实施例中，所述供气装置还包括供氢管路、第一供氧管路和第二供氧管路，所述供氢管路与所述电解水装置和所述燃烧室连通，以用于向所述燃烧室内供应氢气，所述第一供氧管路与所述电解水装置和所述燃烧室连通，以用于向所述燃烧室内供应氧气，所述第二供氧管路与所述氧气补充装置和所述燃烧室连通，以用于向所述燃烧室内补充氧气，所述供氢管路上设有第一氢气流量计、第一氢气温度计和第一氢气压力计中的至少一种，所述第一供氧管路上设有第一氧气流量计、第一氧气温度计和第一氧气压力计中的至少一种，所述第二供氧管路上设有第二氧气流量计、第二氧气温度计和第二氧气压力计中的至少一种。
[0014]在一些实施例中，所述供氢管路上设有第一放空阀门和第一放空器，所述第一放空器用于向外界释放出所述供氢管路内的氢气；和/或，所述第一供氧管路上设有第二放空阀门和第二放空器，所述第二放空器用于向外界释放出所述第一供氧管路内的氧气；和/或，所述第二供氧管路上设有第三放空阀门和第三放空器，所述第三放空器用于向外界释放出所述第二供氧管路内的氧气。
[0015]在一些实施例中，所述氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备还包括第一抽汽管路和第二抽汽管路，所述静叶包括第一级静叶，所述第一抽汽管路的一端与所述汽轮机连通，所述第一抽汽管路的另一端与所述燃烧室连通；所述第二抽汽管路的一端与所述汽轮机连通，所述第二抽汽管路的另一端与所述透平本体连通，以用于向所述透平本体通入冷却所述第一级静叶和所述动叶的蒸汽。
[0016]在一些实施例中，所述氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备还包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器设于所述第一抽汽管路上，以用于加热所述第一抽汽管路内的蒸汽，所述第二换热器设于所述第二抽汽管路上，以用于加热所述第二抽汽管路内的蒸汽。
[0017]在一些实施例中，所述氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备还包括第三抽汽管
路和第四抽汽管路，所述静叶还包括第二级静叶和第三级静叶，所述第三抽汽管路的一端与所述汽轮机连通，所述第三抽汽管路的另一端与所述透平本体连通，以用于向所述透平本体通入冷却所述第二级静叶和所述动叶的蒸汽，所述第四抽汽管路的一端与所述汽轮机连通，所述第四抽汽管路的另一端与所述透平本体连通，以用于向所述透平本体通入冷却所述第三级静叶和所述动叶的蒸汽。
[0018]在一些实施例中，所述第一抽汽管路上设有第一调节阀、第一流量计、第一压力计和第一温度计中的至少一种；和/或，所述第二抽汽管路上设有第二调节阀、第二流量计、第二压力计和第二温度计中的至少一种；和/或，所述第三抽汽管路上设有第三调节阀、第三流量计、第三压力计和第三温度计中的至少一种；和/或，所述第四抽汽管路上设有第四调节阀、第四流量计、第四压力计和第四温度计中的至少一种。
[0019]在一些实施例中，所述氢燃机旋转透本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，其特征在于，包括：供气装置、燃烧室、透平、汽轮机和温度测量装置，所述透平包括透平本体、静叶、动叶和转子，所述转子穿设于所述透平本体，所述静叶设于所述透平本体上，所述动叶设于所述转子上，所述转子相对所述透平本体转动，以带动所述动叶旋转，所述供气装置与所述燃烧室连通以用于向所述燃烧室内供应氢气和氧气，所述燃烧室与所述透平本体连通，所述汽轮机与所述燃烧室和所述透平本体连通，所述汽轮机的部分抽汽进入至所述燃烧室内，所述汽轮机的另一部分抽汽进入至所述透平本体内，所述温度测量装置与所述透平相连，以用于测量所述静叶、所述动叶和所述透平级间中的至少一者的温度。2.根据权利要求1所述的氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，其特征在于，所述供气装置包括电解水装置和氧气补充装置，所述电解水装置用于将水分解为氢气和氧气并通入至所述燃烧室内，所述氧气补充装置用于向所述燃烧室内补充氧气。3.根据权利要求2所述的氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，其特征在于，所述供气装置还包括供氢管路、第一供氧管路和第二供氧管路，所述供氢管路与所述电解水装置和所述燃烧室连通，以用于向所述燃烧室内供应氢气，所述第一供氧管路与所述电解水装置和所述燃烧室连通，以用于向所述燃烧室内供应氧气，所述第二供氧管路与所述氧气补充装置和所述燃烧室连通，以用于向所述燃烧室内补充氧气，所述供氢管路上设有第一氢气流量计、第一氢气温度计和第一氢气压力计中的至少一种，所述第一供氧管路上设有第一氧气流量计、第一氧气温度计和第一氧气压力计中的至少一种，所述第二供氧管路上设有第二氧气流量计、第二氧气温度计和第二氧气压力计中的至少一种。4.根据权利要求3所述的氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，其特征在于，所述供氢管路上设有第一放空阀门和第一放空器，所述第一放空器用于向外界释放出所述供氢管路内的氢气；和/或，所述第一供氧管路上设有第二放空阀门和第二放空器，所述第二放空器用于向外界释放出所述第一供氧管路内的氧气；和/或，所述第二供氧管路上设有第三放空阀门和第三放空器，所述第三放空器用于向外界释放出所述第二供氧管路内的氧气。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，其特征在于，还包括第一抽汽管路和第二抽汽管路，所述静叶包括第一级静叶，所述第一抽汽管路的一端与所述汽轮机连通，所述第一抽汽管路的另一端与所述燃烧室连通；所述第二抽汽管路的一端与所述汽轮机连通，所述第二抽汽管路的另一端与所述透平本体连通，以用于向所述透平本体通入冷却所述第一级静叶和所述动叶的蒸汽。6.根据权利要求5所述的氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，其特征在于，还包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器设于所述第一抽汽管路上，以用于加热所述第一抽汽管路内的蒸汽，所述第二换热器设于所述第二抽汽管路上，以用于加热所述第二抽汽管路内的蒸汽。7.根据权利要求6所述的氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，其特征在于，还包括第三抽汽管路和第四抽汽管路，所述静叶还包括第二级静叶和第三级静叶，所述第三抽汽
管路的一端与所述汽轮机连通，所述第三抽汽管路的另一端与所述透平本体连通，以用于向所述透平本体通入冷却所述第二级静叶和所述动叶的蒸汽，所述第四抽汽管路的一端与所述汽轮机连通，所述第四抽汽管路的另一端与所述透平本体连通，以用于向所述透平本体通入冷却所述第三级静叶和所述动叶的蒸汽。8.根据权利要求7所述的氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，其特征在于，所述第一抽汽管路上设有第一调节阀、第一流量计、第一压力计和第一温度计中的至少一种；和/或，所述第二抽汽管路上设有第二调节阀、第二流量计、第二压力计和第二温度计中的至少一种；和/或，所述第三抽汽管路上设有第三调节阀、第三流量计、第三压力计和第三温度计中的至少一种；和/或，所述第四抽汽管路上设有第四调节阀、第四流量计、第四压力计和第四温度计中的至少一种。9.根据权利要求6所述的氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，其特征在于，还包括透平排气管路，所述透平排气管路的一端所述透平本体连通，所述透平排气管路上设有透平排气温度计和透平排气压力计。10.根据权利要求9所述的氢燃机旋转透平叶片冷却效果试验设备，其特征在于，所述透平排气管路的另一端依次与所述第二换热器和所述第一换热器连通。11...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋俊，王秀瑾，赵峰，史进渊，边文杰，孔心璇，
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：