CN104819483A - 压力波动传感器安装装置和安装有该安装装置的燃烧室 - Google Patents
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Abstract
压力波动传感器安装装置和安装有该安装装置的燃烧室，所述压力波动传感器安装装置，包括安装座，所述安装座上具有用于固定所述传感器的螺孔，所述安装座内部还设置有冷却腔，所述冷却腔位于所述螺孔附近，所述冷却腔的一侧通过进气孔与外界连通，另一侧通过排气孔与外界连通。本发明的安装装置通过在安装座内设计冷却腔，利用高压空气的流动，降低传感器的温度，保护传感器免受高温损坏，延长传感器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于燃气轮机实验测量技术领域，具体涉及一种压力波动传感器安装装置，该安装装置适合用于燃烧室高温高压条件下传感器的安装；本发明还涉及一种燃烧室。
背景技术
燃气轮机是燃气-蒸汽联合循环发电机组的核心设备。燃烧室利用天然气和高压空气混合燃烧产生高温燃气，是燃气轮机的核心高温部件。目前先进的燃气轮机燃烧室均采用干式低污染燃烧室（Dry Low NOX, DLN）, 其燃烧方式主要是贫燃预混燃烧，实现方法是使天然气与空气充分混合后再进入燃烧区发生反应。但预混燃烧不稳定，易产生较大压力波动，需要值班火焰进行辅助，同时要实施燃烧压力波动监测。且由于预混燃烧不稳定，较易发生回火、熄火、燃烧振荡等问题，降低了燃烧效率，甚至会损坏燃烧室部件。
在进行燃烧压力波动监测时，有直接和间接监测两种方式。间接方式是将压力波动传感器安装在燃烧室的端盖上，与逆流进入燃烧室的高压空气接触，与高温燃烧区相隔一定距离，导线从端盖后引出。直接方式是在燃烧筒壁上开引压孔，将压力波动传感器垂直安装在引压孔上方，然后将压力波动传感器线缆从燃烧室端盖或者气缸壁上的开孔中引出。两种方法的优势和劣势说明如下：
（1）间接安装方式的优势是对压力波动传感器的要求不高，无需承受燃烧区域的高温。但不足是：压力波动传感器并没有直接处于燃烧区附近，其所采集的信号与燃烧区的压力波动信号存在一定的差别，信号的频率和幅值及相位都会有偏差，将干扰现场工程师对于压力波动信号真实情况的判断。
（2）直接安装方式的优势是测量信号靠近燃烧区域，有利于燃烧监测人员判断。缺点是，燃烧筒承受高温，高温气流侵入引压孔，对压力波动传感器耐温要求较高，且高温造成压力波动传感器寿命较短，使监测成本升高，同时，由于压力波动传感器线缆处于高速气流中，易发生摆动及磨损，会影响测量甚至造成压力波动传感器故障，在实际监测过程中，由于压力波动传感器本体的信号故障而引起的报警时有发生，对机组的实时监控和安全运行造成隐患。
图1是重型燃气轮机燃烧室前端的结构示意简化图，图中：1.燃烧筒吊环，2.连接块，3. 燃烧筒，4.火焰区，5.旋流值班喷嘴，6. 旋流主喷嘴，7.引压孔，8.传感器安装座，9.传感器本体，10.传感器线缆，11.燃烧室端盖，12.燃烧室外缸，A.端盖引线通道 ，B.外缸引线通道。
如图1所示，燃烧筒吊环1通过连接块2与燃烧筒3相连接。火焰区4是由燃烧筒3筒壁形成，位于旋流值班喷嘴5和旋流主喷嘴6的下游。运行中高压空气气流沿箭头指示流动，从燃烧筒3和燃烧室外缸12之间流向燃烧筒吊环1，通过连接块2之间的间隙，在旋流值班喷嘴5和旋流主喷嘴6处分别与燃料天然气混合后再进入火焰区4发生燃烧和放热。
引压孔7是在燃烧筒3的筒壁上加工出的，传感器安装座8用于安装传感器本体9，传感器线缆10位于传感器本体9上方。图中的11为燃烧室端盖，其主要作用是连接固定燃烧筒吊环1，同时燃烧室端盖11整体安装固定在燃烧室外缸12上。此种传感器的布局为直接安装方式，传感器本体9直接安装在燃烧筒3的筒壁上。传感器线缆10引线方式可以在燃烧室端盖11上面设置的端盖引线通道A引出，或者在燃烧室外缸12上设置的外缸引线通道B处引出。燃烧筒3和燃烧室外缸12之间的气流速度较大，引压孔7位置有高温空气入侵，对传感器本体9和传感器线缆10的稳定性和安全性都有影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种散热效果好的压力波动传感器安装装置。
本发明的发明目的通过如下技术方案实现：一种压力波动传感器安装装置，包括安装座，所述安装座上具有用于固定所述传感器的螺孔，其特征在于，所述安装座内部还设置有冷却腔，所述冷却腔位于所述螺孔附近，所述冷却腔的一侧通过进气孔与外界连通，另一侧通过排气孔与外界连通。
本发明安装座在安装时，使进气孔迎着高压空气气流方向，使气流进入冷却腔并从排气孔排出，带走传感器附近的热量，达到降低传感器温度的目的。
所述进气孔和排气孔都具有多个，以便缩小单个孔的孔径，有利于提高风速，加快冷却速度。
作为本发明的优选实施方式：所述冷却腔为围绕所述螺孔设置的冷却环腔。
作为本发明的改进：所述安装装置还包括气流挡板，所述气流挡板安装在所述安装座的顶面上，所述气流挡板的迎风面与所述进气孔位于所述螺孔的同一侧。
所述气流挡板为一具有平滑弧形迎风面的外罩，所述外罩罩于所述螺孔上方，通过螺栓安装在所述安装座的顶面。
所述气流挡板包括迎风面、两侧面和顶面，所述迎风面、两侧面和顶面围成一一侧开口的弧形外罩。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种安装有上述结构安装装置的燃烧室。
本发明采取的技术方案如下：一种安装有所述安装装置的燃烧室，所述燃烧室包括燃烧室端盖、燃烧室外缸、燃烧筒吊环、连接块、燃烧筒，所述燃烧筒的筒壁上开有引压孔，所述燃烧室端盖上开有端盖引线通道，其特征在于，所述燃烧室还包括所述安装装置，所述安装装置的安装座焊接在所述燃烧筒的外壁，且其螺孔与所述引压孔正对，所述安装座的进气孔与燃烧室内高压空气的气流方向相迎，所述燃烧筒吊环和与所述安装座相近的连接块的表面都开有引线槽，所述连接块上的引线槽上还覆盖有盖板。
一种安装有所述安装装置的燃烧室，所述燃烧室包括燃烧室端盖、燃烧室外缸、燃烧筒吊环、连接块、燃烧筒，所述燃烧筒的筒壁上开有引压孔，所述燃烧室端盖上开有端盖引线通道，其特征在于，所述燃烧室还包括所述安装装置，所述安装装置的安装座焊接在所述燃烧筒的外壁，且其螺孔与所述引压孔正对，所述安装座的进气孔与燃烧室内高压空气的气流方向相迎，所述燃烧筒吊环和与所述安装座相近的连接块的表面都开有引线槽，所述连接块上的引线槽上还覆盖有盖板，所述气流挡板的一侧与同所述安装座相近的连接块相连，与所述安装座和所述连接块形成一密闭的腔体，所述安装座的螺孔位于所述密闭的腔体中。将传感器保护在密闭的腔体中，相比于普通的气流挡板，可以更好的避免传感器受高压气流的冲击影响。
一种安装有所述安装装置的燃烧室，所述燃烧室包括燃烧室端盖、燃烧室外缸、燃烧筒吊环、连接块、燃烧筒，所述燃烧筒的筒壁上开有引压孔，所述燃烧室端盖上开有端盖引线通道，其特征在于，所述燃烧室还包括所述安装装置，所述安装装置的安装座焊接在所述燃烧筒的外壁，且其螺孔与所述引压孔正对，所述安装座的进气孔与燃烧室内高压空气的气流方向相迎，与所述安装座相近的连接块的后端具有从所述弧形外罩的侧面开口伸入所述弧形外罩内部的延伸段，所述弧形外罩搭在所述延伸段上并与其通过螺栓连接，所述弧形外罩、安装座和连接块形成一密闭的腔体，所述燃烧筒吊环和与所述安装座相近的连接块的表面都开有引线槽，所述连接块上的引线槽上还覆盖有盖板。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明的安装装置结构简单，安装、拆卸方便；本发明的安装装置通过在安装座内设计冷却腔，利用高压空气的流动，降低传感器的温度，保护传感器免受高温损坏，延长传感器的使用寿命；
（2）本发明的安装装置设置气流挡板，避免传感器的引出端和线缆的接头位置受高压空气的直接冲击，降低了气流对传感器的影响；
（3）本发明的燃烧室采用了上述结构的安装装置，有利于提高传感器的使用寿命，降低气流对传感器的影响，而且本发明的燃烧室设置了引线槽和盖板，有利于避免气流对传感器线缆的冲击，减少了线缆的晃动及损坏的可能性，更进一步降低了高压气流对传感器测量结果的影响。
附图说明
图1是重型燃气轮机燃烧室前端的结构示意简化图；
图2是本发明较佳实施例的使用状态参考图；
图3是图2中安装装置的放大图；
图4是图3中安装底座的剖视图；
图5是图3中弧形外罩的结构示意图一；
图6是图3中弧形外罩的结构示意图二。
具体实施方式
如图2~6所示，本实施例的安装装置包括安装座8和气流挡板16。
安装座8上具有用于固定传感器9的螺孔20，安装座8内部还设置有冷却腔18，冷却腔18位于螺孔20附近，围绕螺孔20设置，呈环形，为冷却环腔，冷却环腔一侧通过进气孔17与外界连通，另一侧通过排气孔19与外界连通，进气孔17和排气孔19都具有多个，以便缩小单个孔的孔径，有利于提高风速，加快冷却速度。
气流挡板16安装在安装座8的顶面上，气流挡板16的迎风面与进气孔17位于螺孔20的同一侧，气流挡板16为一具有平滑弧形迎风面的外罩，外罩罩于螺孔20上方，通过螺栓可拆卸地安装在安装座8的顶面。气流挡板16具体结构为气流挡板16为由迎风面、两侧面和顶面围成的一一侧开口的弧形外罩。
如图2所示，本实施例的燃烧室包括燃烧室端盖11、燃烧室外缸12、燃烧筒吊环1、连接块2、燃烧筒3、安装装置。燃烧室端盖11与燃烧室外缸12相连。燃烧筒3位于燃烧室外缸12内，通过连接块2与燃烧筒吊环1相连，并通过燃烧筒吊环1与燃烧室端盖11相连。燃烧筒3上设有旋流值班喷嘴5和旋流主喷嘴6，燃烧筒3的筒壁上开有引压孔7。燃烧室端盖11上开有端盖引线通道A。安装装置的安装座8焊接在燃烧筒3的外壁，安装座8的螺孔20与引压孔7正对，以便使通过安装座8固定在燃烧筒3外壁上的传感器9与引压孔7相对。安装座8的进气孔17与燃烧室内高压气流的方向相迎。与安装座8相近的连接块2的后端具有延伸段，延伸段端部从弧形外罩的侧面开口伸入弧形外罩内部，且底面与安装座8顶面焊接。弧形外罩的侧面开口与延伸段适配，弧形外罩搭在延伸段上并与其通过螺栓连接。上述结构形成了一密闭的腔体，将传感器9包裹其中。燃烧筒吊环1和与安装座8相近的连接块2的表面都开有引线槽15、13，且该连接块2上的引线槽13伸入弧形外罩内，连接块2上的引线槽13上还覆盖有盖板14。传感器9的线缆10经引线槽15、13从端盖引线通道A中引出。
本发明安装装置的安装过程如下：
（1）第一步铸造加工安装座8，清理内部通道及孔隙，检查加工质量，进行流量特性实验。
（2）第二步将安装座8整体焊接在燃烧筒3外壁上，要求螺孔20与引压孔7的位置正相。
（3）第三步将连接块2的延伸段与安装座8顶面的边缘密封焊接，清理引导槽13，检查盖板14。
（4）第四步将传感器9固定于安装座8的螺孔20中，将线缆10布置在引导槽13、15内。
（5）第五步将气流挡块16通过螺栓固定在安装座8的顶面，气流挡块16的另一端通过螺栓固定在连接块2延伸段上，将盖板14覆盖在引线槽13上，并通过螺钉固定。
（6）第六步将燃烧筒吊环1与燃烧室端盖11进行螺栓连接固定，将线缆10从通过燃烧室端盖11上面的端盖引线通道A引出燃烧室。
本发明安装座8的设计形式较传统的实心安装座有较大区别，它直接利用吹入的高压空气带走传感器9附近的热量，以降低传感器9的温度，保护传感器9避免因温度过高而损坏，有利于延长传感器9的使用寿命。气流挡板16用于避免传感器9的引出端和线缆10的接头位置被高压空气直接冲击，引线槽13、15，盖板14用于固定及保护线缆10，降低高速气流对传感器线缆10的冲击。
Claims (9)
1.一种压力波动传感器安装装置，包括安装座，所述安装座上具有用于固定所述传感器的螺孔，其特征在于，所述安装座内部还设置有冷却腔，所述冷却腔位于所述螺孔附近，所述冷却腔的一侧通过进气孔与外界连通，另一侧通过排气孔与外界连通。
2.根据权利要求1所述的压力波动传感器安装装置，其特征在于，所述进气孔和排气孔都具有多个。
3.根据权利要求2所述的压力波动传感器安装装置，其特征在于，所述冷却腔为围绕所述螺孔设置的冷却环腔。
4.根据权利要求3所述的压力波动传感器安装装置，其特征在于，所述安装装置还包括气流挡板，所述气流挡板安装在所述安装座的顶面上，所述气流挡板的迎风面与所述进气孔位于所述螺孔的同一侧。
5.根据权利要求4所述的压力波动传感器安装装置，其特征在于，所述气流挡板为一具有平滑弧形迎风面的外罩，所述外罩罩于所述螺孔上方，通过螺栓安装在所述安装座的顶面。
6.根据权利要求5所述的压力波动传感器安装装置，其特征在于，所述气流挡板包括迎风面、两侧面和顶面，所述迎风面、两侧面和顶面围成一一侧开口的弧形外罩。
7.一种安装有权利要求1~4任一项权利要求所述安装装置的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室包括燃烧室端盖、燃烧室外缸、燃烧筒吊环、连接块、燃烧筒，所述燃烧筒的筒壁上开有引压孔，所述燃烧室端盖上开有端盖引线通道，其特征在于，所述燃烧室还包括所述安装装置，所述安装装置的安装座焊接在所述燃烧筒的外壁，且其螺孔与所述引压孔正对，所述安装座的进气孔与燃烧室内高压空气的气流方向相迎，所述燃烧筒吊环和与所述安装座相近的连接块的表面都开有引线槽，所述连接块上的引线槽上还覆盖有盖板。
8.一种安装有权利要求5所述安装装置的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室包括燃烧室端盖、燃烧室外缸、燃烧筒吊环、连接块、燃烧筒，所述燃烧筒的筒壁上开有引压孔，所述燃烧室端盖上开有端盖引线通道，其特征在于，所述燃烧室还包括所述安装装置，所述安装装置的安装座焊接在所述燃烧筒的外壁，且其螺孔与所述引压孔正对，所述安装座的进气孔与燃烧室内高压空气的气流方向相迎，所述燃烧筒吊环和与所述安装座相近的连接块的表面都开有引线槽，所述连接块上的引线槽上还覆盖有盖板，所述气流挡板的一侧与同所述安装座相近的连接块相连，与所述安装座和所述连接块形成一密闭的腔体，所述安装座的螺孔位于所述密闭的腔体中。
9.一种安装有权利要求6所述安装装置的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室包括燃烧室端盖、燃烧室外缸、燃烧筒吊环、连接块、燃烧筒，所述燃烧筒的筒壁上开有引压孔，所述燃烧室端盖上开有端盖引线通道，其特征在于，所述燃烧室还包括所述安装装置，所述安装装置的安装座焊接在所述燃烧筒的外壁，且其螺孔与所述引压孔正对，所述安装座的进气孔与燃烧室内高压空气的气流方向相迎，与所述安装座相近的连接块的后端具有从所述弧形外罩的侧面开口伸入所述弧形外罩内部的延伸段，所述弧形外罩搭在所述延伸段上并与其通过螺栓连接，所述弧形外罩、安装座和连接块形成一密闭的腔体，所述燃烧筒吊环和与所述安装座相近的连接块的表面都开有引线槽，所述连接块上的引线槽上还覆盖有盖板。
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