[发明专利]便携式气体燃料喷嘴流量测试装置及使用方法

说明书

本公开提供一种便携式气体燃料喷嘴流量测试装置，包括：便携式箱体；流量测量单元，设置于所述便携式箱体内，所述流量测量单元两端分别连接气源和待测喷嘴；以及测控单元，与所述流量测量单元相连，用于控制并获取流经流量测量单元的气体的参数信息，以得到流经气体燃料喷嘴的折合流量。解决了喷嘴流量测量耗时较长的问题，利用电厂内部压缩空气做测试介质；可直接在具有燃气喷嘴的设备上开展测量，不需要拆下燃气喷嘴，操作简便，测量精准。本公开还提供一种便携式气体燃料喷嘴流量测试装置使用方法。

技术领域

本公开涉及燃料喷嘴技术领域，尤其涉及一种便携式气体燃料喷嘴流量测试装置及使用方法。

背景技术

燃气轮机(Gas Turbine)是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机结构最简单，而且最能体现出燃气轮机所特有的体积小、重量轻、启动快、功率密度高、少用或不用冷却水等一系列优点。燃气轮机的诸多性能指标，包括热声振荡水平、功率、效率、污染物排放水平、热端部件寿命等均与燃烧室中燃料、空气的混合和燃烧情况有关。喷嘴的燃料喷射量与参与燃烧空气的燃空比是燃气轮机运行过程中需要控制的一个关键参数，而喷嘴是燃气轮机燃料供给系统中的关键执行部件。鉴于这种情况，为了检查燃料喷嘴喷射燃气的能力、保证燃机工作过程中各项性能指标的稳定可靠，必须在各种压力工况下对喷嘴进行流量检测，根据燃料喷嘴内部流道的通流能力验证产品质量是否符合设计要求。

气体燃料由于其低廉的价格和良好的排放在发动机的使用中越来越频繁，燃烧气态燃料的燃气轮机在输气管道、分布式发电厂、焦化厂、炼钢厂以及油田自备电站等领域得到了广泛应用。尤其是很多工业用户在其生产过程中会产生大量工业伴生气，燃烧这些工业“废气”或“伴生气”将变废为宝，为用户带来附加经济价值，在此背景下，许多能够燃烧特定组分燃料的燃气喷嘴和燃烧室应运而生，其中包括用于扩散燃烧的喷嘴，也包括用于预混燃烧的喷嘴。开展对气体燃料喷嘴的流量特性研究和检查测试有重要的理论意义和工程应用价值。

流量合格是一个新加工的燃料喷嘴可以出厂装机的前提，然而在使用过程中发现，由于燃料、压缩空气中或多或少存在杂质，随着发动机运行时间的积累，燃料喷孔内表面会出现积碳、熔融物堆积或高温烧蚀，进而产生喷孔堵塞的情况。一般每个燃料喷嘴的堵塞程度是不同的，则燃料喷嘴的流量一致性将超过允许的偏差范围，燃气轮机会因燃料喷射和环形温度场的分布不均产生高频振动，排放也将大幅上升，这对燃气轮机的稳定运行造成重大危害。喷嘴堵塞的早期迹象有燃烧室出口温度场分散度增大、发动机出力降低和CO排放量升高等，据此对燃料喷嘴的堵塞程度进行检测，筛选出堵塞超标的燃料喷嘴进行清洗或更换，对保证发动机整机性能和延长整机使用寿命具有重要意义。

由此可见，在燃料喷嘴的整个生命周期内，对其进行流量检测、通用维护和故障检修显得尤为重要。这些工作不仅需要大量具有专业背景知识的技术人员，而且对流量测试设备也提出了更高的要求。目前，在气体燃料喷嘴流量测量领域存在以下一种或多种问题：

喷嘴加工制造厂商的流量测量装置多为自制的固定式实验设备，规格标准不一，通用性不强；同时为每一种流量规格的喷嘴都配备一套实验台，占地面积大，对资源造成浪费；流量测量装置不便于携带，喷嘴一旦出厂，在使用过程中无法或很少对其流量特性进行跟踪或监测，这样以来对喷嘴制造单位的技术迭代及设计能力提升不能起到很好的促进作用。

目前，燃机设备使用单位往往不具备喷嘴流量测试能力，喷嘴的检修往往需要将喷嘴拆下送往专业的检测机构，或者拆下自行用检测装置进行测量，耗时较长、操作繁琐且精度不高。亟需一种便携的流量检测装置，可以在电厂燃气轮机使用现场利用外界气源在不拆除燃气喷嘴的情况下测试喷嘴的通流状况。