用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注装置及方法制造方法及图纸

本公开提供了一种用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注装置及方法，其中该装置包括：压力容器储罐、分气缸、智能调节阀组、丙酮智能供料泵组、传感器模块和PLC控制模块。智能调节阀组用于调节加热蒸汽的流量、丙酮蒸汽的流量、载气的流量、混合气的流量、冷凝水的流量以及排液排污的流量。通过远程控制加热蒸汽的总流量并将其分为两路，分别为保安汽化器和混合气体储罐进行间接式加热；通过控制丙酮蒸汽的流量将保安汽化器产生的丙酮蒸汽输送到混合气体储罐中；再通过控制载气的流量将载气输送到混合气体储罐中进行均匀混合；最后通过控制混合气的流量为燃烧室输送试验所需的混合气，以上所有实时流量信息通过PLC控制模块进行控制显示。块进行控制显示。块进行控制显示。

【技术实现步骤摘要】
用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注装置及方法


[0001]本公开属于燃烧领域及激光光谱应用
，具体涉及一种用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注装置及方法。

技术介绍

[0002]燃气轮机燃烧室内的燃烧包含了十分复杂的过程，涉及到多种物理和化学反应过程的耦合，并且燃烧的好坏将直接影响到发动机的性能，主要体现在燃烧效率和发动机污染物的排放这两方面，而在点火之前燃烧室内燃料与氧化剂的掺混效果是燃烧中最主要的因素。
[0003]平面激光诱导荧光技术(Planner Laser Induced Fluorescence，PLIF)作为一种非接触式光学测量技术，在测量气气掺混过程以及火焰结构中是最常用且成熟的技术之一。丙酮(Acetone)，具有饱和蒸汽压高、方便加注、微毒且荧光强度高等优势，常作为示踪剂被用于气气掺混特性研究中。在实现本公开的过程中，发现以往的Acetone
‑
PLIF技术存在如下的技术缺陷：
[0004](1)用于PLIF实验的丙酮发生器的尺寸较小，产生微量的丙酮蒸汽用于室内的实验室环境中；
[0005](2)用于PLIF实验的丙酮蒸汽只能定量地配比固定摩尔分数的丙酮蒸汽；
[0006](3)用于PLIF实验的液态丙酮，常采用手动加注的方式，并通过电伴热带获得丙酮蒸汽，存在一定的安全隐患，且未考虑回收问题。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本公开能够提供一种用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注装置及方法，以期至少部分地解决上述技术问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本公开提供了如下技术方案：
[0009]一种用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注装置，包括：
[0010]压力容器储罐，包括液态丙酮储罐、保安汽化器和混合气体储罐；其中，液态丙酮储罐用于存储液态丙酮；保安汽化器用于通过加热蒸汽间接加热来自液态丙酮储罐的液态丙酮以产生丙酮蒸汽；混合气体储罐用于将丙酮蒸汽与载气混合，得到指定摩尔分数的混合气体并储存该混合气体，混合气体储罐具有混合气体供给口，用于与燃气轮机燃烧室相连通；
[0011]分气缸，用于将加热蒸汽分为两路分别对保安汽化器和混合气体储罐提供加热蒸汽进行间接式加热；
[0012]智能调节阀组，包括丙酮蒸汽智能调节阀组，用于丙酮蒸汽的远程控制，为混合气体罐自动供给丙酮蒸汽；设置在分气缸与保安汽化器和混合气体储罐之间的加热蒸汽智能调节阀组，用于加热蒸汽的远程控制，为保安汽化器和混合气体储罐自动供给间接加热蒸汽；载气智能调节阀组，用于载气的远程控制，为混合气体储罐自动供给载气；和设置在混
合气体储罐和燃气轮机燃烧室之间的混合气体智能调节阀组，用于载气与丙酮蒸汽的混合气体的远程控制，为燃烧室模拟燃料路自动供给混合气体；
[0013]丙酮智能供料泵组，没置在液态丙酮储罐和保安汽化器之间，用于控制液态丙酮注入液态丙酮储罐的供给量和控制注入至保安汽化器的流量；
[0014]传感器模块，设置在压力容器储罐上，用于获取压力容器储罐的温度、流量或压力信息中的一种或多种；和
[0015]PLC控制模块，用于远程控制真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注装置内各部分的运行，并且发出、存储报警信息及其响应相应指令。
[0016]在其中一个实施例中，上述装置还包括：丙酮检测模块；
[0017]丙酮检测模块包括依次连接的激光器、棱镜、高反镜、光阑、镜片组合单元、燃气轮机燃烧室；以及
[0018]位于燃气轮机燃烧室上方的相机。
[0019]在其中一个实施例中，上述装置还包括：汽水分离器；
[0020]汽水分离器设置在保安汽化器和混合气体储罐之间，用于将保安汽化器输出的丙酮蒸汽中的液态成分分离。
[0021]在其中一个实施例中，上述装置还包括：智能防爆模块，其中，智能防爆模块包括自闭式智能防爆模块和现场防爆智能模块；
[0022]自闭式智能防爆模块设置在丙酮智能供料泵组和保安汽化器之间，用于防止保安汽化器内产生的丙酮蒸汽回流；
[0023]现场防爆智能模块设置在压力容器储罐上，用于提供远程控制软件，根据预先设置的程序智能调节压力容器储罐的工作运行状态。
[0024]在其中一个实施例中，上述装置还包括：排污排液口、排液排污阀组和智能疏水阀组；
[0025]排污排液口与压力容器储罐相连，用于将压力容器储罐中的废液排出回收；
[0026]排液排污阀组为多个，分别与排污排液口相连，排液排污阀组用于控制压力容器储罐的排液排污；和
[0027]设置在混合气体储罐与冷凝水回收口之间的智能疏水阀组，用于远程控制将加热蒸汽排出和回收蒸汽做工后形成的冷凝水，其中，冷凝水回收口用于将保安汽化器和混合气体储罐中的冷凝水回收。
[0028]在其中一个实施例中，在液态丙酮储罐的管束外侧设置有液位显示远传模块，用于提供液态丙酮储罐内液态丙酮的数据信息；
[0029]其中，液态丙酮的数据信息包括液位和体积分数。
[0030]本公开还提供了一种用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注方法，包括：采用上述实施例中的装置；
[0031]将液态丙酮罐、保安汽化器和混合气体储罐依次安装在燃气轮机燃烧室附近，并利用PLC控制模块进行检查；
[0032]利用PLC控制模块启动丙酮智能供料泵组，将液态丙酮加注至液态丙酮储罐中，控制液态丙酮储罐中液态丙酮的数据信息和丙酮智能供料泵组的流量；
[0033]通过PLC控制模块将分气缸中加热蒸汽分为两路，分别为保安汽化器和混合气体
储罐进行间接加热，将输送至保安汽化器中的液态丙酮转化为丙酮蒸汽，和为输送至混合气体储罐中丙酮蒸汽间接加热；
[0034]输送至混合气体储罐中丙酮蒸汽与经载气加注口注入至混合气体储罐中的载气相混合，经混合气体供给口注入到燃气轮机燃烧室喷嘴中，在燃烧室的测试区中测试丙酮混合蒸汽；以及
[0035]利用传感器模块获取液态丙酮罐、保安汽化器和混合气体储罐中实时的液位量、温度、流量和压力，PLC控制模块根据传感器模块获取的实时信息发出报警信息和指令，并存储报警信息和指令。
[0036]在其中另一个实施例中，在燃烧室的测试区中测试丙酮混合蒸汽包括：
[0037]打开激光器输出激光束，依次通过棱镜、高反镜、光阑和镜片组合单元将输出的激光束整形成片状光源，垂直入射到燃气轮机燃烧室内的待测区域中；
[0038]在相机镜头前方加装滤光片，并将相机放置在待测区域垂直的方向上，设置相机参数，对待测区域进行拍照。
[0039]在其中另一个实施例中，PLC控制模块根据传感器模块获取的信息发布报警，包括以下至少一种情况：
[0040]在实时液位量低于预设液位量的情况下，其中，预设液位量为液态丙酮储罐体积的10％；
[0041]在加热蒸汽实时温度低于预设温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注装置，其特征在于，包括：压力容器储罐，包括液态丙酮储罐、保安汽化器和混合气体储罐；其中，所述液态丙酮储罐用于存储液态丙酮；所述保安汽化器用于通过加热蒸汽间接加热来自液态丙酮储罐的液态丙酮以产生丙酮蒸汽；所述混合气体储罐用于将丙酮蒸汽与载气混合，得到指定摩尔分数的混合气体并储存该混合气体，所述混合气体储罐具有混合气体供给口，用于与燃气轮机燃烧室相连通；分气缸，用于将加热蒸汽分为两路分别对所述保安汽化器和所述混合气体储罐提供加热蒸汽进行间接式加热；智能调节阀组，包括丙酮蒸汽智能调节阀组，用于丙酮蒸汽的远程控制，为所述混和气体罐自动供给丙酮蒸汽；设置在所述分气缸与所述保安汽化器和所述混合气体储罐之间的加热蒸汽智能调节阀组，用于加热蒸汽的远程控制，为所述保安汽化器和所述混合气体储罐自动供给间接加热蒸汽；载气智能调节阀组，用于载气的远程控制，为所述混合气体储罐自动供给载气；和设置在所述混合气体储罐和所述燃气轮机燃烧室之间的混合气体智能调节阀组，用于载气与丙酮蒸汽的混合气体的远程控制，为燃烧室模拟燃料路自动供给所述混合气体；丙酮智能供料泵组，设置在所述液态丙酮储罐和所述保安汽化器之间，用于控制液态丙酮注入至所述液态丙酮储罐的供给量和控制注入至所述保安汽化器的流量；传感器模块，设置在所述压力容器储罐上，用于获取所述压力容器储罐的温度、流量或压力信息中的一种或多种；和PLC控制模块，用于远程控制所述真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注装置内各部分的运行，并且发出、存储报警信息及其响应相应指令。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：丙酮检测模块；所述丙酮检测模块包括依次连接的激光器、棱镜、高反镜、光阑、镜片组合单元、燃气轮机燃烧室；以及位于所述燃气轮机燃烧室上方的相机。3.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：汽水分离器；所述汽水分离器设置在所述保安汽化器和所述混合气体储罐之间，用于将所述保安汽化器输出的丙酮蒸汽中的液态成分分离。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：智能防爆模块，其中，所述智能防爆模块包括自闭式智能防爆模块和现场防爆智能控制模块；所述自闭式智能防爆模块设置在所述丙酮智能供料泵组和所述保安汽化器之间，用于防止所述保安汽化器内产生的丙酮蒸汽回流；所述现场防爆智能控制模块设置在所述压力容器储罐上，用于提供远程控制软件，根据预先设置的程序智能调节所述压力容器储罐的工作运行状态。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：排污排液口、排液排污阀组和智能疏水阀组；所述排污排液口与所述压力容器储罐相连，用于将所述压力容器储罐中的废液排出回收；所述排液排污阀组为多个，分别与所述排污排液口相连，所述排液排污阀组用于控制
所述压力容器储罐的排液排污；和设置在所述混合气体储罐与冷凝水回收口之间的所述智能疏水阀组，用于远程控制将加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帅瑶，刘艳，邵卫卫，徐祥，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：