[发明专利]一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统及试验方法

说明书

本发明提供的一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统及试验方法，包括燃料系统、主空气供应系统、冷却空气供应系统、控制系统和数据采集系统；主空气经过调压后输出燃烧试验段，同时将燃料增压后也输入燃烧试验段，主空气和燃料在燃烧试验段混合燃烧后产生高温高压燃气，模拟燃气轮机运行时燃烧室真实工作环境，进行气燃料的燃烧试验，燃烧试验段的高温排气和冷却空气供应系统的冷气进入透平叶片综合冷效试验段，模拟燃气轮机透平部件实际工作环境，通过测量燃气、冷气参数和叶片外表面壁温，获得叶片冷却效果及其特性，该试验系统对燃烧试验段的高温排气进行再次利用，通过一个试验系统，同时完成两种不同的试验，提高试验效率，同时也降低试验系统的成本。

技术领域

本发明涉及一种试验系统，具体涉及一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统及试验方法。

背景技术

重型燃气轮机燃烧试验、透平叶片综合冷效试验是燃气轮机燃烧监测诊断、燃烧调整、燃烧技术研发以及透平叶片设计优化技术研发等过程中不可或缺的关键环节。

任何燃烧技术、燃烧系统开发无一例外地均需在全尺寸、全温、全压燃烧试验系统上完成验证、改进、再验证，方可在燃机上开展工程应用；此外，透平叶片在燃气轮机运行过程中承受着较大的气动负荷和热负荷，在燃机透平叶片设计验证阶段，需采用全尺寸、全温、全压燃气轮机综合冷效系统开展大量试验，模拟最接近燃气轮机的实际运行环境，测量叶片外表面壁温，获得叶片冷却效果及其特性，验证设计与计算分析结果，以确保设计的透平叶片安全可靠。

然而现有的重型燃气轮机燃烧试验系统与透平综合冷效试验系统存在如下问题：已有燃烧试验系统和透平综合冷效试验系统均各自单独建设，投资成本昂贵，且未能充分利用燃烧后的高温燃气；燃烧试验系统的主空气加热方案管路、控制系统复杂，开展变工况试验时，主空气温度调控响应速度较慢；燃烧试验系统的气体燃料灵活性较差；试验系统的可扩展功能较为有限，往往为了进行某特定功能的试验设计建设试验系统，未能充分挖掘试验系统的扩展潜力。

发明内容

本发明的目的在于针对现有重型燃气轮机燃烧试验系统与透平综合冷效试验系统的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，该系统可将燃烧试验与透平冷效试验系统有机结合起来，充分利用燃烧试验产生的高温燃气，将其在透平综合冷效试验中利用，因不需额外购置高温燃气的设备，投资成本少。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种燃气轮机燃烧与透平综合冷效试验系统，包括燃料系统、主空气供应系统、冷却空气供应系统、控制系统和数据采集系统；

所述燃料系统与燃烧试验段连接，燃烧试验段的排气端分别连接透平叶片综合冷效试验段，透平叶片综合冷效试验段的出口连接排气系统；主空气供应系统连接燃烧试验段的进气端，冷却空气供应系统分别连接透平叶片综合冷效试验段的进气端，冷却空气供应系统与排气系统连接，用于给透平叶片综合冷效试验段提供冷源；

所述控制系统分别与燃料系统、主空气供应系统和冷却空气供应系统连接，用于控制燃料和气体的输出量，数据采集系统用于采集整个试验系统的运行参数并发给控制系统。

优选的，所述主空气供应系统包括主空气压气机，其输出端连接主空气电加热器，主空气电加热器的输出端连接燃烧试验段。

优选的，所述主空气压气机的输出与主空气电加热器连接，主空气压气机的管道上设置有主空气主副流量测量调控装置，大流量空气进入主流量测量调控装置，小流量空气进入副流量测量调控装置，采用主空气主副流量测量调控装置控制空气流量。

优选的，所述冷却空气供应系统包括冷却空气压气机，以及与其连接的稳压储气罐，稳压储气罐的输出端与冷却空气电加热器连接，冷却空气电加热器的输出端连接透平叶片综合冷效试验段。

优选的，所述燃烧试验段的排气端还连接材料性能试验段，材料性能试验段的输出端连接排气系统。