一种燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于燃气轮机联焰试验的模拟试验装置技术领域，具体涉及一种燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置及试验方法，装置包括燃烧室模拟机匣、火焰筒体、进气段和排气段；所述燃烧室模拟机匣内设置有模拟燃烧室；在进气段和排气段处分别配置探头安装座，探头安装座处安装有进气测量探头或出气测量探头；出气测量探头与各个火焰筒出口对应；测量探头采集到的信号显示被点火的火焰筒出口与其余火焰筒出口温升均达到试验前所设定的阈值时，则判断为联焰成功。本方案中的结构能够最大限度地模拟于燃气轮机的燃烧室环境，方便于找到最佳的进口气流状态和和油气比，从而试验出贫油点火的最小油气比，为燃烧室的结构改进、后续升级、以及理论研究提供依据。研究提供依据。研究提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置及试验方法


[0001]本专利技术属于燃气轮机联焰试验的模拟试验装置
，具体涉及一种燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置及试验方法。

技术介绍

[0002]燃气轮机是一种将燃气的能量转变为有用功的内燃式动力机械，被广泛应用于民用发电领域或作为动力装置应用于飞机或大型船舶中。燃气轮机的工作过程是：压气机连续地从大气中吸入空气并对空气进行压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与燃烧室中喷入的燃气混合后燃烧，进而成为高温燃气，随即高温燃气流入到燃气涡轮处膨胀做功，并利用高温燃气推动涡轮带着压气机一起旋转。燃气轮机以空气为介质，并依靠高温燃气推动涡轮机械连续做功输出大功率、高性能动力。
[0003]燃烧室作为燃气轮机的核心部件，其工作特性直接关系着整机的寿命和安全性。在单管或者环管燃烧室研制过程中，为了判断采用新型结构或材料的燃烧室是否满足设计要求，需要阶段性地进行联焰试验，验证新型燃烧室的点火及工作特性。以往的联焰试验通常将燃烧室整体或部分作为试验对象，结构较为复杂，加工及试验周期较长，增加了燃气轮机的研发成本，同时也因为试验时会使用到燃烧室的整体或部分，增加了用于试验的整体或部分发生损坏的风险。因此，如何设计简单合理的试验件结构、制定科学的试验流程、经济高效地进行联焰试验成为燃气轮机燃烧室研制过程中的重要一环，同时也关系到整机是否能高效地工作。

技术实现思路

[0004]为了解决现有燃气轮机联焰试验的上述问题，本方案提供了一种燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置及试验方法。r/>[0005]本专利技术所采用的技术方案为：一种燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置，包括燃烧室模拟机匣、火焰筒体、进气段和排气段；所述燃烧室模拟机匣内设置有模拟燃烧室，在模拟燃烧室的前部内侧设置有扩压进口，在模拟燃烧室的后部设置有多个火焰筒接口；多个火焰筒体排布于模拟燃烧室内；火焰筒体的火焰筒出口对接在对应的火焰筒接口处；在火焰筒体的前端设置有燃料喷嘴和点火电嘴；所述进气段对接于燃烧室模拟机匣的前侧，并连通于扩压进口；在该进气段处配置有多个进气探头安装位，每个进气探头安装位处均安装有进气测量探头；所述排气段对接于燃烧室模拟机匣的后侧，并连通于火焰筒体的火焰筒出口；在排气段处配置有多个出气探头安装座，每个出气探头安装座处均安装有出气测量探头，出气测量探头与各个火焰筒出口对应；若出气测量探头采集到的信号显示被点火的火焰筒体的火焰筒出口温升达到试验前所设定的阈值时，则判断为点火成功；若出气测量探头采集
到的信号显示被点火的火焰筒体的火焰筒出口与其余火焰筒出口温升均达到试验前所设定的阈值时，则判断为联焰成功。
[0006]作为上述的燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置的备选结构或补充设计：所述进气测量探头所测量的参数包括进气总温和进气总压；所述出气测量探头所测量的参数包括出气总温和出气总压，所述模拟燃烧室是否被引燃通过出气总温进行判断。
[0007]作为上述的燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置的备选结构或补充设计：所述模拟燃烧室呈长条形，多个火焰筒体呈直列排布于模拟燃烧室内；或者，所述模拟燃烧室呈扇条形，多个火焰筒体呈一扇形排布于模拟燃烧室内。
[0008]作为上述的燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置的备选结构或补充设计：所述燃烧室模拟机匣包括有内衬机匣、火焰筒支撑板、机匣前端盖板和机匣顶部盖板；所述内衬机匣呈弧板状，并设置于模拟燃烧室的内侧；机匣前端盖板和火焰筒支撑板分别连接于内衬机匣的前后两侧；所述机匣顶部盖板焊接连接在机匣前端盖板的外侧与火焰筒支撑板的外侧之间。
[0009]作为上述的燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置的备选结构或补充设计：所述点火电嘴安装于机匣顶部盖板的电嘴安装座处，且点火电嘴的点火端伸入到对应的火焰筒体内；在进行联焰模拟试验时，根据所需点火的火焰筒体的位置，开设所述电嘴安装座。
[0010]作为上述的燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置的备选结构或补充设计：扩压进口设置于机匣前端盖板的内侧；所述进气段具有扇形或扁形的前测量管腔，前测量管腔的后端与扩压进口连通；在前测量管腔的外腔壁上设置有多个进气测量探头。
[0011]作为上述的燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置的备选结构或补充设计：在进气段的前侧连接有前置气管；该前置气管具有前对接管段、过渡管段和后对接管段；所述前对接管段呈圆形，所述后对接管段仿形于进气段；所述过渡管段位于对接管段与后对接管段之间，并能够将空气的均压输送至后对接管段。
[0012]作为上述的燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置的备选结构或补充设计：所述排气段包括后测量管腔和尾气排送管段；所述后测量管腔的前端覆盖所有的火焰筒体的火焰筒出口，所述尾气排送管段呈圆管状并承接后测量管腔送出的混合尾气；在后测量管腔的外壁上设置有多个出气探头安装位，每个出气探头安装位均对应一个出气测量探头的安装。
[0013]一种燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置的试验方法包括如下步骤：A:根据燃气轮机工作需求选定不同的进口气流状态和和油气比，并以此据此向燃烧室内供气、供油；B:对任意一个火焰筒体进行点火，根据其火焰筒出口处的温度判断是否着火；若不着火，则调整油气比并冷吹后，再次点火；记录每次点火时的油气比和点火状态；C：着火成功时，根据其余火焰筒体的火焰筒出口处的温度判断是否联焰成功；若联焰不成功，则调整喷油量并记录进口气流状态、出口气流状态和喷油量，以找到贫油点火的最小油气比；D：逐一改变进口气流状态，并测取不同状态下的贫油点火的最小油气比，以进口空气速度为横坐标，以点火油气比为横坐标建立点火曲线。
[0014]作为上述的实现方法的补充设计：所述进口气流状态包括气流温度、气流压力和气流流量。
[0015]本专利技术的有益效果为：1.本方案中的模拟试验装置能够最大限度地模拟于燃气轮机的燃烧室环境，并搭配燃气轮机所使用的火焰筒体、点火电嘴、燃料喷嘴等部件，能够有效的复刻燃烧室的结构，从而对燃烧室的燃烧的联焰情况进行模拟，从而方便于通过试验方式，找到最佳的进口气流状态和和油气比，从而试验出贫油点火的最小油气比，为燃烧室的结构改进、后续升级、以及理论研究提供依据；2.本方案主要由前置气管、进气段、燃烧室模拟机匣、火焰筒体和排气段等结构组成，在试验过程中，由前置气管的左侧处进气，通过前置气管的后段处实现流道的“圆转扇”，扇形燃烧室可以是采用焊接连接成型的机匣结构，近似模拟真实的燃烧室环境；并且在燃烧室模拟机匣外侧的左右位置处分别安装点火电嘴，继而可以通过单侧火焰筒的点火试验判断三个火焰筒的着火及联焰效果；排气段采用类似于前置气管的结构，并在排气段安装用于总温、总压等测量的探头，同时还实现流道的“扇转圆”；3.本方案中的前置气管、进气段、燃烧室模拟机匣、火焰筒体和排气段等部件结构较为精简，并对燃烧室结构进行简化设计，可以采用钣金焊接成型，可以大大的降低了加工难度和试验周期；在较为准确地模拟真实燃烧室工作环境的同时，大大降低了试验件加工难度，缩短了试验周期，也节约了燃烧室研制成本；4.本方案所搭建的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置，其特征在于：包括燃烧室模拟机匣（3）、火焰筒体（4）、进气段（2）和排气段（7）；所述燃烧室模拟机匣（3）内设置有模拟燃烧室，在模拟燃烧室的前部内侧设置有扩压进口（36），在模拟燃烧室的后部设置有多个火焰筒接口；多个火焰筒体（4）排布于模拟燃烧室内；火焰筒体（4）的火焰筒出口对接在对应的火焰筒接口处；在火焰筒体（4）的前端设置有燃料喷嘴（6）和点火电嘴；所述进气段（2）对接于燃烧室模拟机匣（3）的前侧，并连通于扩压进口（36）；在该进气段（2）处配置有多个进气探头安装位（22），每个进气探头安装位（22）处均安装有进气测量探头；所述排气段（7）对接于燃烧室模拟机匣（3）的后侧，并连通于火焰筒体（4）的火焰筒出口；在排气段（7）处配置有多个出气探头安装座，每个出气探头安装座处均安装有出气测量探头，出气测量探头与各个火焰筒出口对应；出气测量探头采集到的信号显示被点火的火焰筒体的火焰筒出口与其余火焰筒出口温升均达到试验前所设定的阈值时，则判断为联焰成功。2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置，其特征在于：所述进气测量探头所测量的参数包括进气总温和进气总压；所述出气测量探头所测量的参数包括出气总温和出气总压，模拟燃烧室是否被引燃通过出气总温进行判断。3.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置，其特征在于：所述模拟燃烧室呈长条形，多个火焰筒体（4）呈直列排布于模拟燃烧室内；或者，所述模拟燃烧室呈扇条形，多个火焰筒体（4）呈一扇形排布于模拟燃烧室内。4.根据权利要求3所述的燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置，其特征在于：所述燃烧室模拟机匣（3）包括有内衬机匣（31）、火焰筒支撑板（32）、机匣前端盖板（33）和机匣顶部盖板（34）；所述内衬机匣（31）呈弧板状，并设置于模拟燃烧室的内侧；机匣前端盖板（33）和火焰筒支撑板（32）分别连接于内衬机匣（31）的前后两侧；所述机匣顶部盖板（34）焊接连接在机匣前端盖板（33）的外侧与火焰筒支撑板（32）的外侧之间。5.根据权利要求4所述的燃气轮机燃烧室联焰模拟试验装置，其特征在于：所述点火电嘴安装于机匣顶部盖板（34）的电嘴安装座（35）处，且点火电嘴的点火端伸入到对应的火焰筒体（4）内；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘印，王鸣，王少波，刘宝琪，范珍涔，杨治，王梁丞，代茂林，陈柳君，王龙，
申请(专利权)人：成都中科翼能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：