[发明专利]一种燃气轮机燃烧室火焰筒联焰试验方法

说明书

本发明提供一种燃气轮机燃烧室火焰筒联焰试验方法，解决了现有燃烧室联焰测试方法投入成本高、研制周期长及失败风险大的问题，属于燃烧室试验技术领域。本发明包括：调整主空气温度、压力、流量至目标工况参数，做好主燃料供入准备，使火花塞系统供电和启动燃料系统工作，进行主燃料系统工作火焰筒点火及联焰，进行火焰信号检测及联焰状态判断，根据主副判断标准若联焰成功则得到当前主空气参数条件下的最小油气比，若联焰失败则增大主燃料量重复本步骤直至成功；调整主空气流量参数再次试验形成单条联焰特性曲线，调整空气压力参数再次试验形成联焰特性曲线簇。本发明适用于燃气轮机领域的环管燃烧室及带有联焰管的单管燃烧室的联焰试验。

技术领域

本发明涉及的是一种燃气轮机试验方法，具体地说是燃烧室的试验方法，属于燃烧室试验技术领域。

背景技术

环管燃烧室是燃气轮机燃烧室的一种典型结构，包含多个火焰筒，如12个、20个或30个等，整套火焰筒沿燃气轮机轴线周向均布，每个火焰筒具有独立的燃烧工作空间。由于火焰筒数量较多，点火时如每一个火焰筒均配置一个点火装置，虽可靠但成本高且控制复杂，所以通常沿周向只布置两个点火装置，工作时先点燃安装点火装置的火焰筒，再通过联焰管将火焰传输至其他火焰筒，这就涉及到火焰筒之间的联焰问题。目前常采用的做法是在成功燃烧室机型基础上，依靠传统研发经验设计联焰管，然后在整套火焰筒全部安装状态下测试联焰效果，这种做法具有投入成本高，研制周期长，失败风险大等缺点，另外无法通过数值仿真实现联焰特性评估也加剧了燃烧室研制的失败风险，所以亟需一种能够快速评估联焰特性的试验装置和方法，以降低燃烧室研制成本，缩短研制周期，提高研制成功率。

为了克服当前缺点，本发明通过独立试验壳体内设置四个相联火焰筒，并配置主燃料系统、启动燃料系统、火花塞系统和点火器等设备，通过联焰判断系统即可快速评估燃烧室整套多个火焰筒的联焰特性，得到联焰特性曲线，极大方便了后续燃烧室的开发研制工作，在较小工作投入条件下即可取得事半功倍的良好效果，大幅降低了燃烧室研制投入及试验成本，缩短了研制周期，同时验证结果可靠，安全冗余度高，有效规避了联焰失败风险，工程实用性强，推广性好。

发明内容

针对依靠传统研发经验设计的联焰管，在整套火焰筒全部安装状态下进行测试联焰效果的做法具有投入成本高，研制周期长，失败风险大等缺点，本发明提供一种投入及试验成本低、研制周期短、验证结果可靠、联焰失败风险低、工程实用性强且推广性好、能够快速评估联焰特性的试验方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种燃气轮机燃烧室火焰筒联焰试验方法，其特征是：采用如下试验装置：包括试验壳体、第一火焰筒、第二火焰筒、第三火焰筒、第四火焰筒、引焰管、点火器、火花塞系统、启动燃料系统、第一主燃料喷嘴、第二主燃料喷嘴、第三主燃料喷嘴、第四主燃料喷嘴、主燃料供应系统和联焰判断系统；其中，第一、第二、第三和第四火焰筒依次周向并排安装在试验壳体内部，并且通过各自头部定位器和尾部支板固定；第一火焰筒和第二火焰筒之间通过引焰管互相插接相连，第二火焰筒和第三火焰筒之间、第三火焰筒和第四火焰筒之间均通过联焰管插接相连，且第一火焰筒的右联焰管和第四火焰筒的左联焰管分别与试验壳体侧板上的石英玻璃观察窗相插接；第一、第二、第三和第四主燃料喷嘴依次插接在第一、第二、第三和第四火焰筒轴向进口，并固定在试验壳体的喷嘴安装锥面上，第一、第二、第三和第四主燃料喷嘴入口与主燃料供应系统的出口相连通；点火器的出口插接在引焰管入口并固定在试验壳体的点火器安装座上，点火器的燃料入口与启动燃料系统的出口相连通，另一入口通过螺纹连接火花塞；试验壳体的上盖板还依次安装有四个火焰探测器，各自的探头与各火焰筒的主燃孔位置一一对应，能够检测各火焰筒内部火焰的紫外线信号并反馈至中控计算机；同时在试验壳体的燃气出口段安装有四支总温探针，并将实测的火焰筒出口温度信号传输至中控计算机；试验壳体通过进气段连接至试验台进气管路上，由空气进口供入主空气，通过排气段连接至试验台的排气管路上，由燃气出口排出燃气。

本发明一种燃气轮机燃烧室火焰筒联焰试验方法，包括以下步骤：