[实用新型]一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统

说明书

本实用新型提供了一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，包括压缩空气供给装置、天然气供给装置、燃气轮机燃烧室实验装置以及TDLAS测量设备。本实用新型采用TDLAS设备测量燃烧室温度、组分以及压力等参数，实现火焰筒流场参数实时可视化；采用利用空气和天然气逆流式进气结构冷却火焰筒壁面，确保燃烧室实验件不被天然气和空气燃烧产生的高温燃气烧损。

技术领域

本实用新型属于燃气轮机技术领域，尤其涉及一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统。

背景技术

燃气轮机燃烧室燃烧实验的主要任务是通过有效的方法获得燃烧室压力、温度、污染物排放以及火焰面等燃烧室流场特性参数与燃烧室进气参数之间的定性、定量关系，为燃烧稳定性、污染物排放控制、燃烧室部件的结构优化等提供帮助。

为准确获取燃气轮机燃烧室的流场特性参数，实现燃气轮机燃烧室流场参数变化可视化，首先实验所采用的测量设备可在不干扰燃气轮机燃烧室流场结构的前提下，准确获取燃烧室温度、压力、组分等流场特性参数，实现燃烧室流场特性参数可视化。其次，需要保证燃气轮机燃烧室实验装置，尤其是燃烧室本身可长期在天然气和空气燃烧产生的高温燃气环境下正常工作。

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy，TDLAS)的TDLAS设备可在不接触高温燃气、不干扰燃烧室流场结构的情况下，测量燃烧室温度、组分以及压力等参数，实现燃烧室流场参数实时可视化；采用逆流冷却可有效冷却燃烧室实验件，确保燃烧室实验件可长期工作在天然气和空气燃烧产生的高温燃气环境下。

实用新型内容

为准确获取燃气轮机燃烧室的流场特性参数，实现燃气轮机燃烧室流场特性参数可视化，本实用新型提供了一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，该系统采用TDLAS设备测量燃烧室温度、组分以及压力等参数，实现燃烧室流场参数实时可视化；采用逆流式进气结构与水冷结构结合的方式冷却燃烧室壁面，确保燃烧室实验件不被天然气和空气燃烧产生的高温燃气烧损。

本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，包括压缩空气供给装置、天然气供给装置、燃气轮机燃烧室实验装置以及TDLAS测量设备；

压缩空气供给装置由空气压缩机、减压阀、空气质量流量控制仪组成，空气压缩机的压缩空气出口通过空气管道输送至燃气轮机燃烧室实验装置，减压阀和空气质量流量控制仪设置在空气管道上；

天然气供给装置由天然气瓶组和天然气减压阀、天然气质量流量控制仪组成；天然气由天然气气瓶组提供，天然气气瓶组的天然气出口通过天然气管道输送至燃气轮机燃烧室实验装置，天然气减压阀设置在天然气管道上；

燃气轮机燃烧室实验装置包括燃气轮机旋流喷嘴和双层火焰筒，双层火焰筒上布置有压缩空气集气腔、压缩空气排气腔、天然气集气腔和天然气排气腔，以及压缩空气冷却通道和天然气冷却通道连通；压缩空气供给装置和天然气供给装置向燃气轮机燃烧室实验装置用于提供符合实验进气要求的天然气和压缩空气；

压缩空气能够依次通过双层火焰筒上的压缩空气集气腔、压缩空气冷却通道进入燃气轮机旋流喷嘴；天然气能够依次通过双层火焰筒上的天然气集气腔和天然气冷却通道进入燃气轮机旋流喷嘴；

TDLAS燃烧温度测量设备，包括2只激光器、2台激光控制器、1只光纤耦合器、1只激光准直器、1台锁相放大器和1只光电探测器；2台激光控制器用于驱动2只激光器分别发射2束单模激光；2束单模激光经光纤耦合器耦合为1束激光，并传输至激光准直器；耦合为1束的激光经激光准直器将激光准直后形成1束平行激光光束并穿过双层火焰筒燃烧流场，由位于燃烧室待测流场另一侧的光电探测器接收，并将穿过火焰筒燃烧流场的激光光信号转化为电信号；锁相放大器对光电探测器转化的电信号进行锁相放大处理，并发出调制信号至多功能数据采集模块；多功能数据采集分析模块将调制信号转化为燃烧室温度、压力和组分燃烧流场特性参数，并实时显示。