CN109238730B - 一种燃气轮机的燃烧室的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种燃气轮机的燃烧室的试验方法。该试验方法，包括：提供燃烧室，获取燃烧室的最大直径和最大参考截面积；获取高压试验时燃烧室的设定入口空气压力、设定入口空气温度以及设定入口空气质量流量；获取低压试验时燃烧室的入口空气压力和入口空气温度；在保证燃烧效率相同的情况下，根据获取的设定入口空气压力、设定入口空气温度、设定入口空气质量流量、入口空气压力以及入口空气温度，确定低压试验时的入口空气质量流量；采用燃烧室进行低压试验。该试验方法能够通过低压试验获取燃烧室在高压试验时的试验结果，并能解决现有燃气轮机的燃烧室存在高压试验困难的问题。

Description

一种燃气轮机的燃烧室的试验方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种燃气轮机的燃烧室的试验方法。

背景技术

目前，现有燃气轮机朝高压缩比方向发展，燃烧室内的压力越高，能量利用效率也越高。相应地，燃气轮机的燃烧室也将长期在高压力条件下工作。为了保证燃烧室能够在高压力条件下长期正常工作，在燃烧室的设计过程中需要进行大量的试验，来保证燃烧室性能的可靠。

在现有技术中，低压条件下的燃烧室试验因空气压力较低容易进行。但是，当燃烧室内压力较高且进行高压燃烧时的试验比较难做，因为高压、高温气源获取困难，气源的条件很难满足试验要求。

因此，现有燃气轮机的燃烧室存在高压试验困难的问题。

发明内容

本发明提供了一种燃气轮机的燃烧室的试验方法，该试验方法能够通过燃烧室的低压试验获取燃烧室在高压试验时的试验结果，并能解决现有燃气轮机的燃烧室存在高压试验困难的问题。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种燃烧室的试验方法，包括：

提供燃烧室，获取所述燃烧室的最大直径D_ref和最大参考截面积A_ref；

获取高压试验时所述燃烧室的设定入口空气压力P、设定入口空气温度T以及设定入口空气质量流量W；

获取低压试验时所述燃烧室的入口空气压力P_t3和入口空气温度T_t3；

在保证燃烧效率ε相同的情况下，根据获取的所述设定入口空气压力P、所述设定入口空气温度T、所述设定入口空气质量流量W、所述入口空气压力P_t3以及所述入口空气温度T_t3，确定低压试验时的入口空气质量流量W_B；

采用所述燃烧室进行低压试验。

优选地，在保证燃烧效率ε相同的情况下，其中，所述燃烧效率ε的计算公式为：

ε＝f(θ)＝f(P_t3 ^1.75A_refD_refexp(T_t3/300)/W_B) (1)；

其中，

θ＝P_t3 ^1.75A_refD_refexp(T_t3/300)/W_B (2)；

上式中，ε为燃烧效率，P为高压试验时燃烧室的设定入口空气压力(Pa)，T为高压试验时燃烧室的设定入口空气温度(K)，W为高压试验时燃烧室的设定入口空气质量流量(kg/s)，P_t3为低压试验时燃烧室的入口空气压力(Pa)，T_t3为低压试验时燃烧室的入口空气温度(K)，W_B为低压试验时燃烧室的入口空气质量流量(kg/s)，D_ref为燃烧室的最大直径(mm)，A_ref为燃烧室的最大参考截面积(mm2)。

优选地，确定低压试验时的入口空气质量流量WB，所述入口空气质量流量WB的计算公式为：

W_B＝WP_t3 ^1.75exp(T_t3/300)/(P^1.75exp(T/300))。

优选地，在所述采用上述燃烧室进行低压试验之后，还包括：

检测所述燃烧室的排放物。

优选地，所述检测所述燃烧室的排放物，具体包括：

检测所述排放物中的氮氧化物含量、一氧化碳的含量和氧气的含量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种燃气轮机的燃烧室的试验方法，通过大量试验证明：在燃烧效率相同的试验条件下，该试验方法在低压试验时燃烧室的排放物中氮氧化物的含量与高压试验时燃烧室的排放物中的氮氧化物的含量相同、且低压试验时燃烧室的排放物中一氧化碳的含量与高压试验时燃烧室的排放物中一氧化碳的含量相同，因此，可以保证在燃烧效率相同的条件下，通过低压试验代替高压试验来获取高压试验时的试验结果，并通过计算公式计算得出同样条件下燃烧室的入口空气质量流量的数值，由于在低压试验过程中，只需要低压气源，而不需要高压试验中所需要的高压、高温气源，所以能够解决高压试验时对于高压、高温气源难以获得的难题，因此，该试验方法能够通过燃烧室的低压试验获取燃烧室在高压试验时的试验结果，并能解决现有燃气轮机的燃烧室存在高压试验困难的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的燃气轮机的燃烧室的试验方法的流程图。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明实施例提供了一种燃气轮机的燃烧室的试验方法，该试验方法根据燃烧效率相同的条件下排放物中氮氧化物和一氧化碳含量相同的原理，能够通过燃烧室的低压试验获取燃烧室在高压试验时的试验结果，并能解决现有燃气轮机的燃烧室存在高压试验困难的问题。

其中，请参考图1，本发明实施例提供的燃烧室的试验方法，包括：

步骤S10，提供燃烧室，获取燃烧室的最大直径D_ref和最大参考截面积A_ref；每个燃烧室均具有最大直径和最大参考截面积，在实际试验过程中，可以对需要进行试验的燃烧室进行实际测量或通过查看图纸获得上述参数值；

步骤S20，获取高压试验时燃烧室的设定入口空气压力P、设定入口空气温度T以及设定入口空气质量流量W；由于在燃烧室的设计过程中，燃烧室的设定入口空气压力P、设定入口空气温度T以及设定入口空气质量流量W已经确定，因此可以根据试验的燃烧室直接获得上述各参数值；

步骤S30，获取低压试验时燃烧室的入口空气压力P_t3和入口空气温度T_t3；低压试验过程中，根据燃烧室的不同，各燃烧室的入口空气压力P_t3和入口空气温度T_t3可以不同，也可以相同，当然，入口空气压力P_t3和入口空气温度T_t3还可以根据实际需要进行调节；

步骤S40，在保证燃烧效率ε相同的情况下，根据获取的设定入口空气压力P、设定入口空气温度T、设定入口空气质量流量W、入口空气压力P_t3以及入口空气温度T_t3，确定低压试验时的入口空气质量流量W_B；

步骤S50，采用燃烧室进行低压试验。在采用上述参数和燃烧室进行低压试验时，可以对燃烧室内部和燃烧室出口的排放物进行检测，可以获得需要的各种试验结果。

现有燃烧室在其设计过程中，燃烧室的燃料流量和空气流量的分配比例已经确定，并且燃烧室在高压燃烧时的燃烧温度和出口的氧气浓度也已确定。通过大量试验证明：在燃烧效率相同的试验条件下，该试验方法在低压试验时燃烧室的排放物中氮氧化物的含量与高压试验时燃烧室的排放物中的氮氧化物的含量相同、且低压试验时燃烧室的排放物中一氧化碳的含量与高压试验时燃烧室的排放物中一氧化碳的含量相同。

综上所述，只要能保证燃料在燃烧室内的燃烧效率相同，即可保证燃烧室的出口处的排放物的成分及含量相同。因此，在保证燃烧效率相同的情况下，可以通过对燃烧室的低压试验来模拟高压试验，以获得高压试验时燃烧室的出口处的排放物的检测。由于在低压试验过程中，只需要低压气源，而不需要高压试验中所需要的高压、高温气源，因此，通过低压试验来代替高压试验，并能获得同样的试验结果，能够降低试验难度。

上述试验方法根据燃烧效率相同的条件下，燃烧室在低压试验和高压试验时排放物中氮氧化物和一氧化碳含量相同的原理，并通过计算公式进行计算同样条件下燃烧室的入口空气质量流量，以通过低压试验代替高压试验，来获取高压试验时的试验结果，进而能够解决高压试验时对于高压、高温气源难以获得的难题，因此，该试验方法能够通过燃烧室的低压试验获取燃烧室在高压试验时的试验结果，并能解决现有燃气轮机的燃烧室存在高压试验困难的问题。

一种具体的实施方式中，在保证燃烧效率ε相同的情况下，其中，燃烧效率ε的计算公式为：

ε＝f(θ)＝f(P_t3 ^1.75A_refD_refexp(T_t3/300)/W_B) (1)；

其中，

θ＝P_t3 ^1.75A_refD_refexp(T_t3/300)/W_B (2)；

在上述公式1和公式2中，ε为燃烧效率，P为高压试验时燃烧室的设定入口空气压力(Pa)，T为高压试验时燃烧室的设定入口空气温度(K)，W为高压试验时燃烧室的设定入口空气质量流量(kg/s)，P_t3为低压试验时燃烧室的入口空气压力(Pa)，T_t3为低压试验时燃烧室的入口空气温度(K)，W_B为低压试验时燃烧室的入口空气质量流量(kg/s)，D_ref为燃烧室的最大直径(mm)，A_ref为燃烧室的最大参考截面积(mm2)。

通过上述公式可知，燃烧效率为与燃烧室的入口空气压力、入口空气温度、入口空气质量流量、最大直径以及最大参考截面积相关的函数，在燃烧室的最大直径以及最大参考截面积确定的情况下，燃烧室的燃烧效率与燃烧室的入口空气压力、入口空气温度和入口空气质量流量相关，当入口空气压力和入口空气温度为定值时，燃烧效率与入口空气质量流量密切相关，因此，通过控制进入燃烧室的入口空气质量流量即可调节燃烧室的燃烧效率，进而控制燃烧室的出口的排放物。

具体地，在步骤S40中，确定低压试验时的入口空气质量流量WB时，入口空气质量流量WB的计算公式为：

W_B＝WP_t3 ^1.75exp(T_t3/300)/(P^1.75exp(T/300)) (3)。

在已知燃烧室的高压试验时的设定入口空气压力、设定入口空气温度、设定入口空气质量流量以及低压试验时的入口空气压力和入口空气温度后，可以通过上述公式3进行计算，可直接得出低压试验时所需的入口空气质量流量。

在上述各种实施例的基础上，如图1结构所示，在采用上述燃烧室进行低压试验的步骤S50之后，还可以包括：

步骤S60，检测燃烧室的排放物，检测燃烧室的排放物具体可以包括检测排放物中的氮氧化物含量、一氧化碳的含量和氧气的含量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例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 (5)

1.一种燃烧室的试验方法，其特征在于，包括：

提供燃烧室，获取所述燃烧室的最大直径D_ref和最大参考截面积A_ref；

获取高压试验时所述燃烧室的设定入口空气压力P、设定入口空气温度T以及设定入口空气质量流量W；

获取低压试验时所述燃烧室的入口空气压力P_t3和入口空气温度T_t3；

在保证燃烧效率ε相同的情况下，根据获取的所述设定入口空气压力P、所述设定入口空气温度T、所述设定入口空气质量流量W、所述入口空气压力P_t3以及所述入口空气温度T_t3，确定低压试验时的入口空气质量流量W_B；

采用所述燃烧室进行低压试验。

2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，在保证燃烧效率ε相同的情况下，其中，所述燃烧效率ε的计算公式为：

ε＝f(θ)＝f(P_t3 ^1.75A_refD_refexp(T_t3/300)/W_B)，其中，

θ＝P_t3 ^1.75A_refD_refexp(T_t3/300)/W_B；

上式中，ε为燃烧效率，P_t3为低压试验时燃烧室的入口空气压力，T_t3为低压试验时燃烧室的入口空气温度，W_B为低压试验时燃烧室的入口空气质量流量，D_ref为燃烧室的最大直径，A_ref为燃烧室的最大参考截面积。

3.根据权利要求2所述的试验方法，其特征在于，确定低压试验时的入口空气质量流量W_B，所述入口空气质量流量W_B的计算公式为：

W_B＝W P_t3 ^1.75exp(T_t3/300)/(P^1.75exp(T/300))，

其中，P为高压试验时燃烧室的设定入口空气压力，T为高压试验时燃烧室的设定入口空气温度，W为高压试验时燃烧室的设定入口空气质量流量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的试验方法，其特征在于，在所述采用上述燃烧室进行低压试验之后，还包括：

检测所述燃烧室的排放物。

5.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，所述检测所述燃烧室的排放物，具体包括：

检测所述排放物中的氮氧化物含量、一氧化碳的含量和氧气的含量。

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