CN107063697A - 一种空气加热系统及燃烧室试验台系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气加热系统及燃烧室试验台系统，以提高对空气进行加温的速度，提升空气加热系统的加温范围，提高燃烧室试验台的试验准确性。空气加热系统包括加热燃烧室和与加热燃烧室通过管路连接的氢气供给装置，加热燃烧室与氢气供给装置之间的管路上设置有第一流量计和第一调节阀。

Description

一种空气加热系统及燃烧室试验台系统

技术领域

本发明涉及试验设备技术领域，特别是涉及一种空气加热系统及燃烧室试验台系统。

背景技术

燃烧室是燃气涡轮发动机中必不可少的部件之一，其性能是体现燃气轮机技术先进性的重要标志之一。在燃烧室中，燃料的化学能通过燃烧转变成热能，形成高温燃烧产物，推动涡轮做功，将热能转变为机械能。

燃烧室的研制和调试过程需要进行大量的试验，在试验时，需要向燃烧室加入高压高温的空气，为燃料的燃烧过程提供氧气。因此，需要对外界空气进行加压和加温处理，现有技术中，对空气加温的方式主要有回热器加温和电加热器加温两种，其中，回热器系统的管路较为复杂，加温速度慢且加温后的空气的温度不够高；电加热器要求供电功率较高，一般单位难以满足电加热器高电功率的需求，且加温后的空气的温度不够高。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种空气加热系统及燃烧室试验台系统，以提高对空气进行加温的速度，提升空气加热系统的加温范围，提高燃烧室试验台的试验准确性。

本发明实施例提供了一种空气加热系统，包括加热燃烧室和与所述加热燃烧室通过管路连接的氢气供给装置，所述加热燃烧室与氢气供给装置之间的管路上设置有第一流量计和第一调节阀。

优选的，空气加热系统还包括补氧室和与所述补氧室通过管路连接的氧气供给装置，所述加热燃烧室的排气口与所述补氧室的入气口通过管路连接，所述补氧室与氧气供给装置之间的管路上设置有第二流量计和第二调节阀。

优选的，空气加热系统还包括控制器，所述第一流量计、第一调节阀、第二流量计和第二调节阀分别与所述控制器连接，所述控制器用于在接收到加温空气控制指令时开启第一调节阀和第二调节阀，以及根据第一流量计测得的流量值控制第一调节阀的开度，根据第二流量计测得的流量值控制第二调节阀的开度。

可选的，所述第一调节阀包括电磁阀、电动阀、气动阀或者液动阀。

可选的，所述第一流量计包括转子流量计、孔板流量计或靶式流量计。

可选的，所述第二调节阀包括电磁阀、电动阀、气动阀或者液动阀。

可选的，所述第二流量计包括转子流量计、孔板流量计或靶式流量计。

本发明的技术方案中，空气加热系统包括加热燃烧室，在加热燃烧室的空气中加入氢气，点燃氢气使氢气与空气中的氧气燃烧，进而为空气加温得到高温空气。本方案中，加热燃烧室为空气加温时，加温速度较快。第一流量计可以实时监测氢气的流量，调节第一调节阀的开度可以调节氢气的流量，进而可以控制加入加热燃烧室的氢气的流量，从而使空气加温至目标温度，增加氢气的流量即可将空气加温到较高的温度。

另外，本发明中空气加热系统可以应用于燃烧室试验台系统，为燃烧室试验需要的空气进行加温，由于对燃烧室进行试验时，需要分析燃烧室排气的组分，特别是一氧化碳和二氧化碳等含碳氧化物的比例，因此，在试验中使用空气的组分应尽量接近外界空气的组分。本方案中，在加热燃烧室中加入的可燃气体为氢气，氢气燃烧产生水，水相对二氧化碳或者一氧化碳等含碳氧化物来说，对于加温后高温空气的组分影响较小，进而使用该高温空气进行试验，对试验排气的分析结果影响也较小。

本发明还提供了一种燃烧室试验台系统，该燃烧室试验台系统包括包括空气压缩机、燃烧室和上述任一技术方案中的空气加热系统，空气压缩机、空气加热系统和燃烧室依次通过管路连接。

可选的，所述空气压缩机包括离心式空气压缩机、轴流式空气压缩机或混合流式空气压缩机。

本发明实施例中的燃烧室试验台系统包括上述空气加热系统，加温空气的速度较快，可以将空气加温到较高的温度，另外，还可以降低对于空气组分的影响。

附图说明

图1为本发明一实施例的空气加热系统示意图；

图2为本发明另一实施例的空气加热系统示意图；

图3为本发明实施例空气加热系统控制示意图；

图4为本发明实施例燃烧室试验台系统示意图。

附图标记：

100-空气加热系统；

10-加热燃烧室；

11-氢气供给装置；

12-第一流量计；

13-第一调节阀；

20-补氧室；

21-氧气供给装置；

22-第二流量计；

23-第二调节阀；

30-控制器；

40-空气压缩机；

50-燃烧室。

具体实施方式

为了提高对空气进行加温的速度，提升空气加热系统的加温范围，提高燃烧室试验台的试验准确性。本发明实施例提供了一种空气加热系统及燃烧室试验台系统。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种空气加热系统100，包括加热燃烧室10和与加热燃烧室10通过管路连接的氢气供给装置11，加热燃烧室10与氢气供给装置11之间的管路上设置有第一流量计12和第一调节阀13。

本发明的技术方案中，空气加热系统100包括加热燃烧室10，在加热燃烧室10的空气中加入氢气，点燃氢气可使氢气与空气中的部分氧气燃烧，从而使加热燃烧室10中的空气温度升高，得到高温空气。本方案中，加热燃烧室10为空气加温时，加温速度较快。第一流量计12可以实时监测氢气的流量，根据第一流量计12的检测结果调节第一调节阀13的开度，进而可以调节流向加热燃烧室10的氢气的流量，通过调节氢气的流量可以调整空气的加温温度。

另外，本发明中空气加热系统100可以应用于燃烧室试验台系统，为燃烧室试验需要的空气进行加温，由于对燃烧室进行性能试验时，需要分析燃烧室排气的组分，特别是一氧化碳和二氧化碳等含碳氧化物的比例，因此，在试验中使用的空气的组分应尽量接近外界空气的组分。本方案中，在加热燃烧室10中加入的可燃气体为氢气，氢气燃烧产生水，水相对二氧化碳或者一氧化碳等含碳氧化物来说，对于加温后高温空气的组分影响较小，对试验排气的组分影响也较小。

如图2所示，在优选的实施例中，空气加热系统100还包括补氧室20和与补氧室20通过管路连接的氧气供给装置21，加热燃烧室10的排气口与补氧室20的入气口通过管路连接，补氧室20与氧气供给装置21之间的管路上设置有第二流量计22和第二调节阀23。

由于加热燃烧室10在加温空气时，氢气燃烧会消耗空气中的氧气，使空气中氧气含量降低，为了使加温后的空气组分更接近外界空气的组分，本方案中，加温后的空气在补氧室20中可以补充一定量的氧气。第二流量计22可以实时监测氧气的流量，根据第二流量计22的检测结果调节第二调节阀23的开度，进而可以调节流向加热燃烧室10的氢气的流量，通过计算，可以补充空气在加热燃烧室10中加温时氢气燃烧消耗的氧气量，进而使空气加热系统100排出的加温后的高温空气的组分更加接近外界空气的组分。

请继续参考图3，在更优的实施例中，空气加热系统还包括控制器30，第一流量计12、第一调节阀13、第二流量计22和第二调节阀23分别与控制器30连接，控制器30用于在接收到加温空气控制指令时开启第一调节阀13和第二调节阀23，以及根据第一流量计12测得的流量值控制第一调节阀13的开度，根据第二流量计22测得的流量值控制第二调节阀23的开度。

该实施例中，可以通过控制器30控制空气加热系统的工作，当试验开始，需要为空气加温时，控制器30控制第一调节阀13和第二调节阀23开启，并且，根据需要加温的空气的流量以及加温后空气的目标温度可以确定氢气的流量为第一设定值，第一流量计12可以实时监测氢气的流量，控制器30则可以根据第一流量计12测得的流量值控制第一调节阀13的开度，使加入加热燃烧室10中的氢气的流量符合需求，例如，当氢气的流量小于第一设定值时，控制第一调节阀13调大开度，当氢气的流量大于第一设定值时，控制第一调节阀13调小开度；根据在加热燃烧室10中燃烧的氢气的量可以确定氧气的流量为第二设定值，第二流量计22可以实时监测氧气的流量，控制器30则可以根据第二流量计22测得的流量值控制第二调节阀23的开度，使加入补氧室20中的氧气的流量符合需求，例如，当氧气的流量小于第二设定值时，控制第二调节阀23调大开度，当氧气的流量大于第二设定值时，控制第二调节阀23调小开度。该方案中，无需人工手动控制加入加热燃烧室10中氢气的流量，以及加入补氧室20中氧气的流量，准确性更高，且节约人力。

在具体的实施例中，第一调节阀的类型不限，可以为电磁阀、电动阀、气动阀或者液动阀，可以根据实际使用情况来选择合适类型的第一调节阀。第一流量计的具体类型也不限，可以为转子流量计、孔板流量计或靶式流量计。

在具体的实施例中，第二调节阀的类型不限，可以为电磁阀、电动阀、气动阀或者液动阀，可以根据实际使用情况来选择合适类型的第二调节阀。第一流量计的具体类型也不限，可以为转子流量计、孔板流量计或靶式流量计。

请参考图4，本发明还提供了一种燃烧室试验台系统，该燃烧室试验台系统包括包括空气压缩机40、燃烧室50和上述任一技术方案中的空气加热系统100，空气压缩机40、空气加热系统100和燃烧室50依次通过管路连接。

在该实施例中，外界空气进入空气压缩机40，加压后形成高压气体，上述高压气体进入空气加热系统100，加温后形成高压高温气体，上述高压高温气体进入燃烧室50，加入燃烧室50中的燃料与高温高压气体混合后燃烧，从而对燃烧室50进行性能试验，分析燃烧室50的性能。该方案中，空气加热系统100中通过加热燃烧室10为高压空气加温，加热燃烧室10为高压空气加温时，加温速度较快，通过调节氢气的量，可以有效的控制加温的高压空气的温度，且可以将高压空气加温到较高的温度。本方案中，加热燃烧室10为空气加温时，加温速度较快。第一流量计12可以实时监测氢气的流量，根据第一流量计12的检测结果调节第一调节阀13的开度，进而可以调节流向加热燃烧室10的氢气的流量，通过调节氢气的流量可以调整空气的加温温度。

另外，由于对燃烧室20进行试验时，需要分析燃烧室50排气的组分，特别是一氧化碳和二氧化碳等含碳氧化物的比例。在试验中使用空气的组分应尽量接近外界空气的组分。本方案中，在加热燃烧室10中加入的可燃气体为氢气，氢气燃烧产生水，水相对二氧化碳或者一氧化碳等含碳氧化物来说，对于加温后高温空气的组分影响较小，进而使用该高温空气进行试验，对试验排气的分析结果影响也较小。

在另一具体的实施例中，空气加热系统100还包括补氧室20和与补氧室20通过管路连接的氧气供给装置21。高压空气在加热燃烧室10中加温时，氢气燃烧会消耗高压空气中的氧气，使空气中氧气含量降低，为了使加温后的高压空气组分更接近外界空气的组分，高压高温空气在补氧室20中补充氧气，通过计算，可以补充高压空气在加热燃烧室10中加温时氢气燃烧消耗的氧气量，进而使空气加热系统100排出的高压高温空气组分更加接近外界空气的组分，可以提高燃烧室试验台的试验准确性。

在可选的实施例中，空气压缩机的具体类型不限，可以为离心式空气压缩机、轴流式空气压缩机或者混合流式空气压缩机。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种空气加热系统，其特征在于，包括加热燃烧室和与所述加热燃烧室通过管路连接的氢气供给装置，所述加热燃烧室与氢气供给装置之间的管路上设置有第一流量计和第一调节阀。

2.如权利要求1所述的空气加热系统，其特征在于，还包括补氧室和与所述补氧室通过管路连接的氧气供给装置，所述加热燃烧室的排气口与所述补氧室的入气口通过管路连接，所述补氧室与氧气供给装置之间的管路上设置有第二流量计和第二调节阀。

3.如权利要求2所述的空气加热系统，其特征在于，还包括控制器，所述第一流量计、第一调节阀、第二流量计和第二调节阀分别与所述控制器连接，所述控制器用于在接收到加温空气控制指令时开启第一调节阀和第二调节阀，以及根据第一流量计测得的流量值控制第一调节阀的开度，根据第二流量计测得的流量值控制第二调节阀的开度。

4.如权利要求1所述的空气加热系统，其特征在于，所述第一调节阀包括电磁阀、电动阀、气动阀或者液动阀。

5.如权利要求1所述的空气加热系统，其特征在于，所述第一流量计包括转子流量计、孔板流量计或靶式流量计。

6.如权利要求2所述的空气加热系统，其特征在于，所述第二调节阀包括电磁阀、电动阀、气动阀或者液动阀。

7.如权利要求2所述的空气加热系统，其特征在于，所述第二流量计包括转子流量计、孔板流量计或靶式流量计。

8.一种燃烧室试验台系统，其特征在于，包括空气压缩机、燃烧室和如权利要求1～7任一项所述的空气加热系统，所述空气压缩机、空气加热系统和燃烧室依次通过管路连接。

9.如权利要求8所述的燃烧室试验台系统，其特征在于，所述空气压缩机包括离心式空气压缩机、轴流式空气压缩机或混合流式空气压缩机。