CN108731924A - 基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统及测试方法。目前，燃气轮机喷嘴流量的测量需要将喷嘴拆下进行检测，耗时较长、操作繁琐。本发明采用可替换的拉瓦尔喷管作为节流原件，通过替换拉瓦尔喷管可得到不同的流量以对应不同型号的燃烧喷嘴，用于测量重型燃气轮机燃烧室喷嘴的流量均匀程度，进而可以判断喷嘴是否堵塞。本发明具有便携性，可现场组装，利用电厂内部压缩空气作为气源，具有操作简便，测量精准的特点，为燃气轮机燃烧系统故障诊断与机组维护提供可靠依据。

Description

基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统及测试 方法

技术领域

本发明涉及一种基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统及测试方法，用于在不拆除燃气轮机喷嘴的情况下测试燃气轮机喷嘴的通流状况。

背景技术

燃气轮机燃烧室喷嘴流量均匀性是影响到燃气轮机安全稳定运行的重要因素，目前，燃气轮机喷嘴流量的测量需要将喷嘴拆下送往专业的检测机构，或者拆下自行用检测装置进行检测，耗时较长、操作繁琐，如申请号为201410583447.6的中国专利。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统及测试方法，可以较方便的在电厂燃气轮机室内利用外界气源在不拆除燃气轮机喷嘴的情况下测试燃气轮机喷嘴的通流状况，操作简单，弥补了传统方法中需要将喷嘴拆下进行检测的工作量大、耗时长等缺陷。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统，其特征在于，包括测量介质气源接口、手动关断阀、减压阀前滤网、电控减压阀、稳压罐压力传感器、稳压罐温度传感器、稳压气罐、拉瓦尔喷管节流原件、节流原件后压力传感器、燃烧室喷嘴前滤网、燃烧室喷嘴前压力传感器和燃烧室喷嘴联接接口；所述测量介质气源接口、减压阀前滤网、稳压气罐、拉瓦尔喷管节流原件、燃烧室喷嘴前滤网和燃烧室喷嘴联接接口依次连接，所述测量介质气源接口和减压阀前滤网之间设置有手动关断阀，所述减压阀前滤网和稳压气罐之间设置有电控减压阀，所述稳压气罐上设置有稳压罐压力传感器和稳压罐温度传感器，所述拉瓦尔喷管节流原件和燃烧室喷嘴前滤网之间设置有节流原件后压力传感器，所述燃烧室喷嘴前滤网和燃烧室喷嘴联接接口之间设置有燃烧室喷嘴前压力传感器。设计合理，无需拆下喷嘴即可测量，测试系统两端都装有过滤原件，以保证到达燃烧室喷嘴内部的气体的清洁度，另外也可以保证测试气体在燃烧室管内均匀流动。

进一步而言，所述测量介质气源接口和手动关断阀之间柔性连接，所述拉瓦尔喷管节流原件和燃烧室喷嘴前滤网之间柔性连接。

进一步而言，所述拉瓦尔喷管节流原件与稳压气罐接触，所述拉瓦尔喷管节流原件为可拆卸式。可根据需要替换合适的拉瓦尔喷管节流原件，以对应燃烧室喷嘴所需的不同流量。

进一步而言，所述拉瓦尔喷管节流原件的型面为收敛-扩张型。可减小压力损失。

一种如上所述的基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统的测试方法，其特征在于，所述测试方法如下：打开手动关断阀，测量介质通过测量介质气源接口，并经过减压阀前滤网过滤掉测量介质中的杂质以保证后面的部件正常运行；之后，测量介质进入稳压气罐并经过拉瓦尔喷管节流原件，稳压罐压力传感器、稳压罐温度传感器以及节流原件后压力传感器进行采集数据，通过对采集的数据进行计算来控制电控减压阀的开度，使稳压气罐内的压力始终大于拉瓦尔喷管节流原件的临界压力，以保证测量介质流量恒定；测量介质继续流过燃烧室喷嘴前滤网，燃烧室喷嘴前滤网进一步对测量介质进行过滤以及调整测量介质的流速，使测量介质保持恒定的湍流强度；最后，测量介质通过燃烧室喷嘴联接接口流入燃烧室喷嘴，并喷入燃烧室内；在保证拉瓦尔喷管节流原件处于临界流量的前提下，根据稳压罐压力传感器与稳压罐温度传感器采集的数据计算测量介质的质量流量，再结合燃烧室喷嘴前压力传感器的采集数据，计算得到被测试燃烧室喷嘴的流量特性。可利用电厂内压缩空气做气源，在不拆卸燃气轮机喷嘴的情况下，能方便的检测出燃气轮机所有喷嘴流量均匀度，为燃气轮机燃烧系统故障诊断与机组维护提供可靠依据。

进一步而言，所述测量介质为高压空气，所述高压空气的压力为0.7MPa～1.0MPa。整套测试系统采用外接气源，用以减小测试系统的体积，携带方便。

进一步而言，当拉瓦尔喷管节流原件的前后压比大于临界压比时，数据处理系统根据稳压罐压力传感器、稳压罐温度传感器以及燃烧室喷嘴前压力传感器的采集数据计算燃烧室燃料喷嘴的阻力特性，通过对比燃烧室所有喷嘴的阻力特性曲线来判断喷嘴的流通是否存在堵塞。通过替换拉瓦尔喷管节流原件可得到不同的流量以对应不同型号的燃烧喷嘴，实现了一个测试系统测试燃烧室所有喷嘴的流量特性。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明解决了燃气轮机喷嘴流量测量耗时较长的问题，利用电厂内部压缩空气做测试介质，可直接在燃气轮机间开展测量，不需要拆下燃烧器喷嘴，具有操作简便，测量精准的特点。

整套测试系统体积小、系统高度集成、方便携带、可现场组装，采用可替换的拉瓦尔喷管作为节流原件，通过替换拉瓦尔喷管可得到不同的流量以对应不同型号的燃烧喷嘴，用于测量重型燃气轮机燃烧室喷嘴的流量均匀程度，进而可以判断喷嘴是否堵塞。

利用拉瓦尔喷嘴的节流特性在喷嘴前后压比超过临界压比时保证了测试介质流量的一致性，提高了测试精度；本发明能方便的检测出燃气轮机所有喷嘴流量均匀度，为燃气轮机燃烧系统故障诊断与机组维护提供可靠依据。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

测量介质气源接口1、手动关断阀2、减压阀前滤网3、电控减压阀4、稳压罐压力传感器5、稳压罐温度传感器6、稳压气罐7、拉瓦尔喷管节流原件8、节流原件后压力传感器9、燃烧室喷嘴前滤网10、燃烧室喷嘴前压力传感器11、燃烧室喷嘴联接接口12。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，一种基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统，包括测量介质气源接口1、手动关断阀2、减压阀前滤网3、电控减压阀4、稳压罐压力传感器5、稳压罐温度传感器6、稳压气罐7、拉瓦尔喷管节流原件8、节流原件后压力传感器9、燃烧室喷嘴前滤网10、燃烧室喷嘴前压力传感器11和燃烧室喷嘴联接接口12。

测量介质气源接口1、减压阀前滤网3、稳压气罐7、拉瓦尔喷管节流原件8、燃烧室喷嘴前滤网10和燃烧室喷嘴联接接口12依次连接，测量介质气源接口1和减压阀前滤网3之间设置有手动关断阀2，测量介质气源接口1和手动关断阀2之间采用柔性连接，减压阀前滤网3和稳压气罐7之间设置有电控减压阀4，稳压气罐7上设置有稳压罐压力传感器5和稳压罐温度传感器6，用于采集稳压气罐7内的压力值和温度值；拉瓦尔喷管节流原件8与稳压气罐7接触，拉瓦尔喷管节流原件8为可拆卸式结构的替换组件，其型面为收敛-扩张型，可根据需要替换成合适的组件，以对应燃烧室喷嘴所需的不同流量。拉瓦尔喷管节流原件8和燃烧室喷嘴前滤网10之间采用柔性连接，拉瓦尔喷管节流原件8和燃烧室喷嘴前滤网10之间设置有节流原件后压力传感器9，结合稳压罐压力传感器5和稳压罐温度传感器6的采集数据进行计算来控制电控减压阀4的开度，保证使稳压气罐7内的压力始终大于拉瓦尔喷管节流原件8的临界压力。燃烧室喷嘴前滤网10和燃烧室喷嘴联接接口12之间设置有燃烧室喷嘴前压力传感器11，结合稳压罐压力传感器5和稳压罐温度传感器6的采集数据可计算得到被测试燃烧室喷嘴的流量特性。

一种如上所述的基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统的测试方法，测试方法如下：打开手动关断阀2，测量介质通过测量介质气源接口1，并经过减压阀前滤网3过滤掉测量介质中的杂质以保证后面的部件正常运行，测量介质采用外接气源以减小系统的整体体积，便于携带，测量介质为高压空气，其压力为0.7MPa～1.0MPa。

之后，测量介质进入稳压气罐7并经过拉瓦尔喷管节流原件8，稳压罐压力传感器5、稳压罐温度传感器6以及节流原件后压力传感器9进行采集数据，通过对采集的数据进行计算来控制电控减压阀4的开度，使稳压气罐7内的压力始终大于拉瓦尔喷管节流原件8的临界压力，以保证测量介质流量恒定。

测量介质继续流过燃烧室喷嘴前滤网10，燃烧室喷嘴前滤网10进一步对测量介质进行过滤以及调整测量介质的流速，使测量介质保持恒定的湍流强度；最后，测量介质通过燃烧室喷嘴联接接口12流入燃烧室喷嘴，并喷入燃烧室内；在保证拉瓦尔喷管节流原件8处于临界流量的前提下，根据稳压罐压力传感器5与稳压罐温度传感器6采集的数据计算测量介质的质量流量，再结合燃烧室喷嘴前压力传感器11的采集数据，计算得到被测试燃烧室喷嘴的流量特性。

当拉瓦尔喷管节流原件8的前后压比大于临界压比时，数据处理系统根据稳压罐压力传感器5、稳压罐温度传感器6以及燃烧室喷嘴前压力传感器11的采集数据计算燃烧室燃料喷嘴的阻力特性，通过对比燃烧室所有喷嘴的阻力特性曲线来判断喷嘴的流通是否存在堵塞。

虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统，其特征在于，包括测量介质气源接口（1）、手动关断阀（2）、减压阀前滤网（3）、电控减压阀（4）、稳压罐压力传感器（5）、稳压罐温度传感器（6）、稳压气罐（7）、拉瓦尔喷管节流原件（8）、节流原件后压力传感器（9）、燃烧室喷嘴前滤网（10）、燃烧室喷嘴前压力传感器（11）和燃烧室喷嘴联接接口（12）；所述测量介质气源接口（1）、减压阀前滤网（3）、稳压气罐（7）、拉瓦尔喷管节流原件（8）、燃烧室喷嘴前滤网（10）和燃烧室喷嘴联接接口（12）依次连接，所述测量介质气源接口（1）和减压阀前滤网（3）之间设置有手动关断阀（2），所述减压阀前滤网（3）和稳压气罐（7）之间设置有电控减压阀（4），所述稳压气罐（7）上设置有稳压罐压力传感器（5）和稳压罐温度传感器（6），所述拉瓦尔喷管节流原件（8）和燃烧室喷嘴前滤网（10）之间设置有节流原件后压力传感器（9），所述燃烧室喷嘴前滤网（10）和燃烧室喷嘴联接接口（12）之间设置有燃烧室喷嘴前压力传感器（11）。

2.根据权利要求1所述的基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统，其特征在于，所述测量介质气源接口（1）和手动关断阀（2）之间柔性连接，所述拉瓦尔喷管节流原件（8）和燃烧室喷嘴前滤网（10）之间柔性连接。

3.根据权利要求1所述的基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统，其特征在于，所述拉瓦尔喷管节流原件（8）与稳压气罐（7）接触，所述拉瓦尔喷管节流原件（8）为可拆卸式。

4.根据权利要求1所述的基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统，其特征在于，所述拉瓦尔喷管节流原件（8）的型面为收敛-扩张型。

5.一种如权利要求1-4中任一项权利要求所述的基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统的测试方法，其特征在于，所述测试方法如下：打开手动关断阀（2），测量介质通过测量介质气源接口（1），并经过减压阀前滤网（3）过滤掉测量介质中的杂质以保证后面的部件正常运行；之后，测量介质进入稳压气罐（7）并经过拉瓦尔喷管节流原件（8），稳压罐压力传感器（5）、稳压罐温度传感器（6）以及节流原件后压力传感器（9）进行采集数据，通过对采集的数据进行计算来控制电控减压阀（4）的开度，使稳压气罐（7）内的压力始终大于拉瓦尔喷管节流原件（8）的临界压力，以保证测量介质流量恒定；测量介质继续流过燃烧室喷嘴前滤网（10），燃烧室喷嘴前滤网（10）进一步对测量介质进行过滤以及调整测量介质的流速，使测量介质保持恒定的湍流强度；最后，测量介质通过燃烧室喷嘴联接接口（12）流入燃烧室喷嘴，并喷入燃烧室内；在保证拉瓦尔喷管节流原件（8）处于临界流量的前提下，根据稳压罐压力传感器（5）与稳压罐温度传感器（6）采集的数据计算测量介质的质量流量，再结合燃烧室喷嘴前压力传感器（11）的采集数据，计算得到被测试燃烧室喷嘴的流量特性。

6.根据权利要求5所述的基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统的测试方法，其特征在于，所述测量介质为高压空气，所述高压空气的压力为0.7MPa～1.0MPa。

7.根据权利要求5所述的基于拉瓦尔喷管原理的燃气轮机喷嘴流量测试系统的测试方法，其特征在于，当拉瓦尔喷管节流原件（8）的前后压比大于临界压比时，数据处理系统根据稳压罐压力传感器（5）、稳压罐温度传感器（6）以及燃烧室喷嘴前压力传感器（11）的采集数据计算燃烧室燃料喷嘴的阻力特性，通过对比燃烧室所有喷嘴的阻力特性曲线来判断喷嘴的流通是否存在堵塞。