CN106370433A - 一种评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气轮机燃烧室全环型火焰筒出口温度场试验件方法，特别涉及一种评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法。方法包括如下步骤：将改进后的全环型的火焰筒按照单个头部进行划分，以每个头部作为样本点；在每个样本点区域内设置预定数量的温度数据测量点，进行设定预定数量的温度数据测量，以获取每个样本点的样本数据；将所有样本点区域内，处于同一排位置内的同一位置处温度数据的平均值；绘制出温度数据测量点从内向外的二维温度变化曲线。本发明的评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法，能够排除了由于燃烧本身的不稳定性对数据造成的影响，可以更加直观和有效的评估燃烧室出口温度场品质以及判断需求改进的方向。

Description

一种评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧室全环型火焰筒出口温度场试验件方法，特别涉及一种评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法。

背景技术

在现代燃气轮机燃烧室火焰筒及试验装置中，对火焰筒出口温度场品质都有一定的要求，通常会有指标要求，评价他是否满足指标。现阶段比较常用的为出口温度场周向不均匀度OTDF，具体公式如下：

$OTDF=\frac{T4\max -T4ave}{T4ave-T3};$

其中，T4max为出口截面最高温度，T4ave为出口平均温度，T3为进口平均温度，此公式严格的评价了出口温度场周向不均匀度是否满足指标。

但是，上述方法任然存在计算结果准确性差的缺点；并且，当判断出某一结构形式的火焰筒不满足上述指标时，无法给出该火焰筒那些方面不合理或需要完善。因此就需要一个既可以评价其出口温度场品质好坏，又便于对照参考，从而能够提出相应改进意见的计算方法。

发明内容

本发明的目的是提供了一种评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法，以解决上述火焰筒出口温度场计算方法存在的至少一个技术问题。

本发明的技术方案是：

一种评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法，包括如下步骤：

步骤一、将改进后的全环型的火焰筒按照单个头部进行划分，以每个头部作为样本点；

步骤二、在每个样本点区域内设置预定数量的温度数据测量点，进行设定预定数量的温度数据测量，以获取每个样本点的样本数据，并且，每个样本点区域的所有所述温度数据测量点，是以所述火焰筒圆周方向的中点为圆心，呈沿径向向外发射状均匀分为多排，每一排中各个所述温度数据测量点之间的间距相同；

步骤三、将所有样本点区域内，处于同一排位置内的同一位置处测得的温度数据进行求和，之后再除以样本点数量；

步骤四、根据步骤三中最终得到的数据，绘制出在一个样本点区域内每一排中所有所述温度数据测量点从内向外的二维温度变化曲线，以判断所述火焰筒出口温度场品质。

可选的，所述的评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法还包括：

步骤五、在二维温度变化曲线的基础上，将同一排中所有所述温度数据数据进行平均，得到出口平均温度的一维分布曲线。

可选的，所述的评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法还包括：

步骤六、在二维温度变化曲线的基础上，在同一排所有所述温度数据数据中找最大值，得到出口最高温度区域的一维分布曲线。

可选的，所述的评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法还包括：

步骤七、在步骤二的每一样本点的样本数据中，找到同一排中温度最大值，得到出口最高温度点的一维分布曲线。

发明效果：

本发明的评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法，将全环数据折算到一个单头部样本点区域上，基本排除了由于燃烧本身的不稳定性对数据造成的影响，可以更加直观和有效的评估燃烧室出口温度场品质以及判断需求改进的方向。

附图说明

图1是本发明评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法的流程图；

图2是本发明评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法的二维温度变化曲线图；

图3是本发明评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法的一维分布曲线图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图1-图3对本发明评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法做进一步详细说明。

本发明提供了一种评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法，包括如下步骤：

步骤一、将改进后的全环型的火焰筒按照单个头部进行划分，以每个头部作为样本点；本实施例中优选为一台份的全环火焰筒，头部个数为15，即样本点为15个。

步骤二、在每个样本点区域内设置预定数量的温度数据测量点，进行设定预定数量的温度数据测量，以获取每个样本点的样本数据。其中，预定数量可以根据总样本需求以及样本点数进行适合的选择，例如本实施例中预测量总样本数为975，则上述预定数量为975除以15，为65个，即在每个子样点去65个温度测量数据。此时需要将每一个头部区域(共15个)的对应的温度数据和位置进行一一记录。

进一步，每个样本点区域的所有所述温度数据测量点，是以所述火焰筒圆周方向的中点为圆心，呈沿径向向外发射状均匀分为多排，每一排中各个所述温度数据测量点之间的间距相同。本实施例中，优选为13排，即每排有5个测点，由内向外分别为定义为内环位置、次内环位置、中环位置、次外环位置以及外环位置。

步骤三、将所有样本点区域内，处于同一排位置内的同一位置处测得的温度数据进行求和，之后再除以样本点数量，相当于得到了15个头部区域中同一位置处的温度数据测量点的平均值。

步骤四、根据步骤三中最终得到的数据，绘制出在一个样本点区域内每一排中所有所述温度数据测量点从内向外的二维温度变化曲线，以判断所述火焰筒出口温度场品质。此步骤相当于是将15个头部区域的所有样本数据映射到一个单头部区域上，从而绘制出相应的二维温度变化曲线进行参考判断，能够基本排除由于燃烧本身的不稳定性对数据造成的影响，可以更加直观和有效的评估燃烧室出口温度场品质以及判断需求改进的方向。

通过图2中可以分析出同一周向位置上，径向的高温点是在外环、次外环、中环、次内环还是内环上；并且，可以比较5个环上的温度变化趋势是否一致，便于今后的改进设计。例如，周向上第8点，次内环位最高点，已经高于了中环，此周向位置处的次外环、中环和内环也基本接近了同一环上的最高温度，而外环却远低于本环上的最高温点，此处的规律应当在设计改进中予以考虑。

进一步，本发明的评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法，还可以包括：

步骤五、在二维温度变化曲线的基础上，将同一排中所有所述温度数据数据进行平均，得到出口平均温度的一维分布曲线(参照图3所示)；

步骤六、在二维温度变化曲线的基础上，在同一排所有所述温度数据数据中找最大值，得到出口最高温度区域的一维分布曲线(参照图3所示)；

步骤七、在步骤二的每一样本点的样本数据中，找到同一排中温度最大值，得到出口最高温度点的一维分布曲线(参照图3所示)。

本发明的评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法中，可以结合以上4种温度分布曲线和OTDF数值比较清楚的评估出燃烧室出口温度场品质。具体地，通过二维温度分布曲线可以看到，每一个环带中几乎都是有三个温度波峰，其中头部中心为最高，左边次之，右边最低；通过步骤五的出口平均温度的一维分布曲线可以看到，平均温度变化较小，但左右两边并不完全对称，左边略高；通过步骤六出口最高温度区域的一维分布曲线可以看到，仍然是头部中心为最高，左边次之，右边最低，左右两边的温差被放大；通过步骤七出口最高温度点的一维分布曲线可以看到，最高点在最高温度区域中，有对应关系，而且左边波峰中含有次高温点。

综上，通过各视图可以直观的看到，出口温度场品质有一定的欠缺，但高温点和高温区域有一定的对应关系，可以通过改进降低高温度区域也就是中心和左边波峰区域的温度，以达到降低最高温度点，最终提高出口温度场品质的目的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将改进后的全环型的火焰筒按照单个头部进行划分，以每个头部作为样本点；

步骤二、在每个样本点区域内设置预定数量的温度数据测量点，进行设定预定数量的温度数据测量，以获取每个样本点的样本数据，并且，每个样本点区域的所有所述温度数据测量点，是以所述火焰筒圆周方向的中点为圆心，呈沿径向向外发射状均匀分为多排，每一排中各个所述温度数据测量点之间的间距相同；

步骤三、将所有样本点区域内，处于同一排位置内的同一位置处测得的温度数据进行求和，之后再除以样本点数量；

步骤四、根据步骤三中最终得到的数据，绘制出在一个样本点区域内每一排中所有所述温度数据测量点从内向外的二维温度变化曲线，以判断所述火焰筒出口温度场品质。

2.根据权利要求1所述的评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法，其特征在于，还包括：

步骤五、在二维温度变化曲线的基础上，将同一排中所有所述温度数据数据进行平均，得到出口平均温度的一维分布曲线。

3.根据权利要求1所述的评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法，其特征在于，还包括：

步骤六、在二维温度变化曲线的基础上，在同一排所有所述温度数据数据中找最大值，得到出口最高温度区域的一维分布曲线。

4.根据权利要求1所述的评估发动机主燃烧室火焰筒出口温度场品质的方法，其特征在于，还包括：

步骤七、在步骤二的每一样本点的样本数据中，找到同一排中温度最大值，得到出口最高温度点的一维分布曲线。