采用燃機(jī)壓氣機(jī)抽氣的透平葉片冷卻效果試驗(yàn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種采用電站燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)后抽氣的透平葉片冷卻效果試驗(yàn)裝置 及方法，屬于燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 透平葉片是燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵熱端部件，透平葉片的工作溫度超出設(shè)計(jì)值10°C，透 平葉片壽命將會(huì)減半。由于燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片的冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)十分復(fù)雜，新研制的透 平葉片樣件，都需要進(jìn)行透平葉片冷卻效果驗(yàn)證試驗(yàn)。在透平葉片冷卻效果試驗(yàn)證實(shí)葉片 基體的工作溫度沒有超過鎳基單晶或定向結(jié)晶葉片工作溫度的條件下，透平葉片冷卻結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)才能定型。透平葉片冷卻效果試驗(yàn)是燃?xì)廨啓C(jī)高溫透平葉片研制的必要環(huán)節(jié)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)和公開文獻(xiàn)報(bào)道，試驗(yàn)研究大都采用建立試驗(yàn)臺(tái)位，透平葉片冷卻效果 試驗(yàn)參數(shù)低于實(shí)際工況參數(shù)，沒有采用電站燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)后抽氣進(jìn)行透平葉片工作參數(shù) 的冷卻效果的試驗(yàn)方法。在燃?xì)廨啓C(jī)電站，采用壓氣機(jī)后抽氣，進(jìn)行透平葉片冷卻效果試 驗(yàn)，除了試驗(yàn)參數(shù)同燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片實(shí)際工況參數(shù)基本一致的特點(diǎn)之外，還可以減少試 驗(yàn)裝置的設(shè)備購置費(fèi)用與試驗(yàn)動(dòng)力費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何更準(zhǔn)確、更方便、更低成本地進(jìn)行透平葉片冷卻 效果試驗(yàn)。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種采用燃機(jī)壓氣機(jī)抽氣的透 平葉片冷卻效果試驗(yàn)裝置，電站燃?xì)廨啓C(jī)包括壓氣機(jī)，其特征在于，包括：
[0006] 抽取所述壓氣機(jī)排氣作為主流空氣，并燃燒形成燃?xì)?，進(jìn)入透平葉片試驗(yàn)段的透 平葉片試驗(yàn)系統(tǒng)；
[0007]抽取所述壓氣機(jī)排氣作為冷卻空氣，從而對(duì)透平葉片試驗(yàn)段進(jìn)行冷卻的葉片冷卻 空氣系統(tǒng)；
[0008] 用于對(duì)透平葉片試驗(yàn)段的進(jìn)、排氣管道殼程進(jìn)行冷卻的冷卻水系統(tǒng)。
[0009] 優(yōu)選地，所述透平葉片試驗(yàn)系統(tǒng)包括依次連接的主流進(jìn)氣閥、進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥、金屬膨 脹節(jié)、燃燒器、透平葉片試驗(yàn)段、排氣減溫器、排氣碟閥、消音塔;主流進(jìn)氣閥與所述壓氣機(jī) 的排氣缸連接；
[0010] 所述冷卻空氣系統(tǒng)包括通過管道連接的冷卻空氣進(jìn)氣閥與冷卻空氣調(diào)節(jié)閥，冷卻 空氣進(jìn)氣閥與所述壓氣機(jī)的排氣缸連接，冷卻空氣調(diào)節(jié)閥通過管道連接所述透平葉片試驗(yàn) 段；
[0011] 所述冷卻水系統(tǒng)包括冷卻塔，所述燃燒器出口處及排氣減溫器入口處的雙層管道 殼程分別通過進(jìn)水管道與冷卻塔連接，透平葉片試驗(yàn)段進(jìn)、出口處的雙層管道殼程分別通 過出水管道與冷卻塔連接，冷卻塔還連接補(bǔ)水管道。
[0012] 優(yōu)選地，所述透平葉片試驗(yàn)段設(shè)有3-7只全尺寸透平葉片，構(gòu)成2-6個(gè)透平葉片流 道；
[0013]所述透平葉片試驗(yàn)段與葉片冷卻空氣系統(tǒng)連接，冷卻空氣從靜葉片的頂部或動(dòng)葉 片的根部進(jìn)入透平葉片內(nèi)部冷卻通道；
[0014]所述透平葉片試驗(yàn)段前后的進(jìn)氣管道與排氣管道均為雙層管道，均與所述冷卻水 系統(tǒng)連接，雙層管道之間采用冷卻水冷卻。
[0015] 優(yōu)選地，所述透平葉片試驗(yàn)段的殼體為雙層殼體，雙層殼體之間設(shè)有隔熱材料;所 述透平葉片試驗(yàn)段全部的進(jìn)氣管道及排氣管道外側(cè)設(shè)有石棉保溫套。
[0016] 更優(yōu)選地，所述保溫套外的壁溫不超過50°C。
[0017] 優(yōu)選地，所述金屬膨脹節(jié)設(shè)于燃燒器前的主流進(jìn)氣管道上，用于吸收主流進(jìn)氣管 道的膨脹量。
[0018] 優(yōu)選地，所述排氣減溫器與冷卻水系統(tǒng)連接，冷卻水噴入排氣減溫器來降低排氣 溫度，排氣經(jīng)過排氣碟閥進(jìn)入消音塔以降低噪音，再排入大氣。
[0019] 優(yōu)選地，所述冷卻塔的進(jìn)、出水及補(bǔ)水管道上均設(shè)有水栗及閥門。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種采用燃機(jī)壓氣機(jī)抽氣的透平葉片冷卻效果試驗(yàn)方法，采用上 述采用燃機(jī)壓氣機(jī)抽氣的透平葉片冷卻效果試驗(yàn)裝置，步驟為:抽取所述燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣 機(jī)出口的空氣作為主流空氣與冷卻空氣；主流空氣經(jīng)燃燒器燃燒形成工作溫度的燃?xì)?，?為透平葉片試驗(yàn)段的主流燃?xì)?冷卻空氣從靜葉片的頂部或動(dòng)葉片的根部進(jìn)入透平葉片內(nèi) 部冷卻通道，透平葉片試驗(yàn)段前后的燃?xì)膺M(jìn)、排氣管道的雙層殼體之間采用冷卻水冷卻;透 平葉片試驗(yàn)段出來的排氣通過排氣減溫器減溫、消音塔降低噪音后排入大氣。
[0021] 優(yōu)選地，通過所述主流進(jìn)氣閥抽取壓氣機(jī)的排氣缸中的空氣作為主流空氣;通過 所述冷卻空氣進(jìn)氣閥抽取壓氣機(jī)的排氣缸中的空氣作為冷卻空氣。
[0022]優(yōu)選地，抽取的壓氣機(jī)出口的空氣流量占?jí)簹鈾C(jī)進(jìn)口流量的1.83%-6.67 %。
[0023] 優(yōu)選地，通過調(diào)整主流進(jìn)氣閥與進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥的開度控制主流進(jìn)氣流量，通過調(diào)整 排氣蝶閥的開度控制透平葉片試驗(yàn)段的主流進(jìn)氣壓力;通過調(diào)整冷卻空氣進(jìn)氣閥與冷卻空 氣調(diào)節(jié)閥的開度來控制冷卻空氣的流量與壓力。
[0024] 優(yōu)選地，測(cè)量透平葉片試驗(yàn)系統(tǒng)的燃燒器前空氣的流量、壓力與溫度，燃燒器后燃 氣的壓力與溫度，透平葉片試驗(yàn)段的透平葉片的金屬溫度，以及冷卻空氣系統(tǒng)的冷卻空氣 的流量、壓力與溫度。
[0025] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0026] (1)采用電站燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)抽氣進(jìn)行透平葉片冷卻效果試驗(yàn)，主流參數(shù)與冷卻 空氣參數(shù)與產(chǎn)品實(shí)際工作工況基本一致，測(cè)量的透平葉片基體溫度與實(shí)際葉片工作溫度相 同，可以用來進(jìn)行透平靜葉片的冷卻效果試驗(yàn)，也可以進(jìn)行透平動(dòng)葉片的靜態(tài)冷卻效果試 驗(yàn)，能夠完全模擬透平靜葉片的實(shí)際工況；
[0027] (2)采用電站燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)抽氣的透平葉片冷卻效果的試驗(yàn)方法，與專門建立 的工作工況透平葉片冷卻效果試驗(yàn)裝置相比，可以減少提供全溫全壓主流空氣的透平壓縮 機(jī)和空氣電加熱器，以及冷卻空氣的鼓風(fēng)機(jī)、過濾器和空氣加熱器，還可以減少試驗(yàn)裝置的 設(shè)備購置費(fèi)用以及透平壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和空氣電加熱器的耗電費(fèi)用。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明采用燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)后抽氣的透平葉片冷卻效果試驗(yàn)裝置的示意 圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明透平葉片試驗(yàn)段的示意圖；
[0030] 圖中：
[0031 ] 1.燃?xì)廨啓C(jī);2.壓氣機(jī);3 .燃燒室;4.透平;5透平葉片試驗(yàn)系統(tǒng);6.葉片冷卻空氣 系統(tǒng);7.冷卻水系統(tǒng);8.主流進(jìn)氣閥；9.進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥；10.金屬膨脹節(jié)；11.燃燒器；12.透平葉 片試驗(yàn)段；13 .排氣減溫器；14.排氣碟閥；15.消音塔；16 .冷卻空氣進(jìn)氣閥；17.冷卻空氣調(diào) 節(jié)閥；18水栗；19.補(bǔ)水管道及閥門；20.進(jìn)水管道及閥門；21.冷卻塔;22.出水管道及閥門； 23.流量測(cè)點(diǎn)；24.壓力測(cè)點(diǎn)；25.溫度測(cè)點(diǎn)；26.透平葉片。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0033] 本發(fā)明提供了一種采用電站燃?xì)廨啓C(jī)抽氣的透平葉片冷卻效果試驗(yàn)裝置及方法， 可以用來進(jìn)行透平靜葉片的冷卻效果試驗(yàn)，也可以進(jìn)行透平動(dòng)葉片的靜態(tài)冷卻效果試驗(yàn)， 實(shí)現(xiàn)了透平葉片工作工況參數(shù)的冷卻效果試驗(yàn)。
[0034] 圖1為本發(fā)明采用的電站燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)后抽氣的透平葉片冷卻效果試驗(yàn)裝置的 示意圖，電站燃?xì)廨啓C(jī)1包括依次連接的壓氣機(jī)2、燃燒室3和透平4;采用電站燃?xì)廨啓C(jī)1的 壓氣機(jī)2抽氣的透平葉片冷卻效果試驗(yàn)裝置包括透平葉片試驗(yàn)系統(tǒng)5、葉片冷卻空氣系統(tǒng)6 和冷卻水系統(tǒng)7。
[0035] 透平葉片試驗(yàn)系統(tǒng)5包括依次連接的主流進(jìn)氣閥8、進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥9、金屬膨脹節(jié)10、 燃燒器11、透平葉片試驗(yàn)段12、排氣減溫器13、排氣碟閥14、消音塔15。
[0036] 主流進(jìn)氣閥8與電站燃?xì)廨啓C(jī)1的壓氣機(jī)2連接，抽氣口位于燃?xì)廨啓C(jī)1的壓氣機(jī)2 的排氣缸，采用抽氣管道和主流進(jìn)氣閥8抽取壓氣機(jī)2的排氣缸中的空氣作為主流試驗(yàn)用空 氣。
[0037] 透平葉片試驗(yàn)段12安裝3-7只全尺寸透平葉片，構(gòu)成2-6個(gè)透平葉片流道，透平葉 片試驗(yàn)段12與葉片冷卻空氣系統(tǒng)6連接，冷卻空氣從靜葉片的頂部或動(dòng)葉片的根部進(jìn)入透 平葉片內(nèi)部冷卻通道，透平葉片試驗(yàn)段12的殼體設(shè)計(jì)為雙層殼體，雙層殼體之間加裝隔熱 材料，金屬膨脹節(jié)10安裝在燃燒器11前的主流進(jìn)氣管道上來吸收進(jìn)氣管道的膨脹量。
[0038]主流空氣經(jīng)燃燒器11燃燒形成工作溫度的燃?xì)?，透平葉片試驗(yàn)段12前后的進(jìn)氣管 道與排氣管道設(shè)計(jì)為雙層管道，與冷卻水系統(tǒng)7連接，雙層管道之間采用冷卻水冷卻，全部 進(jìn)氣管道及排氣管道外側(cè)加裝石棉保溫套，保溫套外的壁