[发明专利]采用燃机压气机抽气的透平叶片冷却效果试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用电站燃气轮机压气机后抽气的透平叶片冷却效果试验 装置及方法，属于燃气轮机技术领域。

背景技术

透平叶片是燃气轮机的关键热端部件，透平叶片的工作温度超出设计值10 ℃，透平叶片寿命将会减半。由于燃气轮机透平叶片的冷却结构设计技术十分复 杂，新研制的透平叶片样件，都需要进行透平叶片冷却效果验证试验。在透平叶 片冷却效果试验证实叶片基体的工作温度没有超过镍基单晶或定向结晶叶片工 作温度的条件下，透平叶片冷却结构设计才能定型。透平叶片冷却效果试验是燃 气轮机高温透平叶片研制的必要环节。

现有技术和公开文献报道，试验研究大都采用建立试验台位，透平叶片冷却 效果试验参数低于实际工况参数，没有采用电站燃气轮机压气机后抽气进行透平 叶片工作参数的冷却效果的试验方法。在燃气轮机电站，采用压气机后抽气，进 行透平叶片冷却效果试验，除了试验参数同燃气轮机透平叶片实际工况参数基本 一致的特点之外，还可以减少试验装置的设备购置费用与试验动力费用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何更准确、更方便、更低成本地进行透平叶片 冷却效果试验。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种采用燃机压气机抽气 的透平叶片冷却效果试验装置，电站燃气轮机包括压气机，其特征在于，包括：

抽取所述压气机排气作为主流空气，并燃烧形成燃气，进入透平叶片试验段 的透平叶片试验系统；

抽取所述压气机排气作为冷却空气，从而对透平叶片试验段进行冷却的叶片 冷却空气系统；

用于对透平叶片试验段的进、排气管道壳程进行冷却的冷却水系统。

优选地，所述透平叶片试验系统包括依次连接的主流进气阀、进气调节阀、 金属膨胀节、燃烧器、透平叶片试验段、排气减温器、排气碟阀、消音塔；主流 进气阀与所述压气机的排气缸连接；

所述冷却空气系统包括通过管道连接的冷却空气进气阀与冷却空气调节阀， 冷却空气进气阀与所述压气机的排气缸连接，冷却空气调节阀通过管道连接所述 透平叶片试验段；

所述冷却水系统包括冷却塔，所述燃烧器出口处及排气减温器入口处的双层 管道壳程分别通过进水管道与冷却塔连接，透平叶片试验段进、出口处的双层管 道壳程分别通过出水管道与冷却塔连接，冷却塔还连接补水管道。

优选地，所述透平叶片试验段设有3-7只全尺寸透平叶片，构成2-6个透平 叶片流道；

所述透平叶片试验段与叶片冷却空气系统连接，冷却空气从静叶片的顶部或 动叶片的根部进入透平叶片内部冷却通道；

所述透平叶片试验段前后的进气管道与排气管道均为双层管道，均与所述冷 却水系统连接，双层管道之间采用冷却水冷却。

优选地，所述透平叶片试验段的壳体为双层壳体，双层壳体之间设有隔热材 料；所述透平叶片试验段全部的进气管道及排气管道外侧设有石棉保温套。

更优选地，所述保温套外的壁温不超过50℃。

优选地，所述金属膨胀节设于燃烧器前的主流进气管道上，用于吸收主流进 气管道的膨胀量。

优选地，所述排气减温器与冷却水系统连接，冷却水喷入排气减温器来降低 排气温度，排气经过排气碟阀进入消音塔以降低噪音，再排入大气。

优选地，所述冷却塔的进、出水及补水管道上均设有水泵及阀门。

本发明还提供了一种采用燃机压气机抽气的透平叶片冷却效果试验方法，采 用上述采用燃机压气机抽气的透平叶片冷却效果试验装置，步骤为：抽取所述燃 气轮机的压气机出口的空气作为主流空气与冷却空气；主流空气经燃烧器燃烧形 成工作温度的燃气，作为透平叶片试验段的主流燃气；冷却空气从静叶片的顶部 或动叶片的根部进入透平叶片内部冷却通道，透平叶片试验段前后的燃气进、排 气管道的双层壳体之间采用冷却水冷却；透平叶片试验段出来的排气通过排气减 温器减温、消音塔降低噪音后排入大气。

优选地，通过所述主流进气阀抽取压气机的排气缸中的空气作为主流空气； 通过所述冷却空气进气阀抽取压气机的排气缸中的空气作为冷却空气。

优选地，抽取的压气机出口的空气流量占压气机进口流量的1.83％-6.67％。