[发明专利]透平叶片冷却效果试验系统及方法

说明书

本发明公开一种透平叶片冷却效果试验系统及方法，透平叶片冷却效果试验系统包括静态透平叶片冷却试验装置、航空发动机、冷却气源装置、试验冷却水装置、控制系统和数据采集系统，静态透平叶片冷却试验装置用于测试透平静叶片和静态透平动叶片，燃气发生器包括燃烧室和压气机，冷却气源装置用于控制进入透平叶片冷却试验装置的冷却空气流量和压力，试验冷却水装置用于冷却静态透平叶片冷却试验装置的进口和出口的排气管道壳程，控制系统用于控制主流燃气、冷却空气和冷却水的输出量，数据采集系统用于采集试验系统运行参数并发送至控制系统。本发明提供的透平叶片冷却效果试验系统具备试验成本低、试验装置不受位置限制、启用灵活的优点。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及透平叶片冷却效果试验系统及方法。

背景技术

为提升市场竞争力，燃气轮机需要持续提高机组的出力以及效率，导致透平叶片入口温度不断提高。为保证透平叶片在更高温度下安全稳定长寿命运行，除采用更先进的材料外，更重要的是引入高效透平叶片冷却设计技术。高效透平叶片冷却设计技术日趋复杂，单纯依靠设计经验或者数值计算无法满足叶片冷却设计与传热分析的准确性要求，无论是新研制的透平叶片还是设计优化改型后的透平叶片，都必须进行透平叶片冷却效果试验，通过试验验证后方可定型。然而相关技术中的燃气轮机透平叶片冷却效果试验装置，随着透平叶片入口温度的不断提高，已难以满足高效透平叶片冷却试验需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种透平叶片冷却效果试验系统，该透平叶片冷却效果试验系统具有的试验成本低、试验装置不受位置限制、启用灵活的优点。

根据本发明实施例的透平叶片冷却效果试验系统，透平叶片冷却效果试验系统包括静态透平叶片冷却试验装置、航空发动机、冷却气源装置、试验冷却水装置、控制系统和数据采集系统，静态透平叶片冷却试验装置用于测试透平静叶片和静态透平动叶片，航空发动机的燃气发生器包括用于向静态透平叶片冷却试验装置提供主流燃气的燃烧室和用于向静态透平叶片冷却试验装置提供冷却空气的压气机，冷却气源装置与静态透平叶片冷却试验装置相连，冷却气源装置用于控制进入透平叶片冷却试验装置的冷却空气流量和压力，试验冷却水装置与静态透平叶片冷却试验装置相连，试验冷却水装置用于冷却静态透平叶片冷却试验装置的进口和出口的排气管道壳程，控制系统分别与静态透平叶片冷却效果试验装置、冷却气源装置和试验冷却水装置相连，控制系统用于控制主流燃气、冷却空气和冷却水的输出量，数据采集系统与控制系统电连接，数据采集系统用于采集试验系统运行参数并发送至控制系统。。

根据本发明实施例的透平叶片冷却效果试验系统具有试验成本低、试验装置不受位置限制、启用灵活的优点。

在一些实施例中，所述静态透平叶片冷却试验装置包括主流燃气进气阀、主流燃气调节阀、透平叶片试验段、喷淋段和消音塔，所述主流燃气进气阀与所述燃气发生器出口抽气管道连接，所述透平试验段、所述喷淋段和所述消音塔依次相连，所述喷淋段用于快速降温所述主流燃气，所述消音塔用于消除噪声。

在一些实施例中，所述透平叶片试验段包括3-7支全尺寸透平叶片，多支所述全尺寸透平叶片呈扇形分布，位于最外侧的两支所述全尺寸透平叶片为陪衬叶片，多支所述全尺寸透平叶片形成2-6个透平叶片流道。

在一些实施例中，所述静态透平叶片冷却试验装置的进口处设置安全阀，所述安全阀用于试验所述透平叶片冷却试验装置的超压保护。

在一些实施例中，所述静态透平叶片冷却试验装置还包括滑移段，所述滑移段设置在所述喷淋段与所述消音塔之间的排气管道上，所述滑移段用于调节所述排气管道的位移量。

在一些实施例中，所述喷淋段和所述滑移段之间设置背压阀，所述背压阀用于调节透平叶片试验段的的背压。