CN111610032B - 一种航空发动机燃烧室试验台管路与阀门系统 - Google Patents

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Abstract

一种航空发动机燃烧室试验台管路与阀门系统，属于燃烧试验台技术领域，包括管路系统和设置在管路系统上的阀门系统，所述管路系统包括进气系统、冷却气系统和排气系统，所述阀门系统采用电动阀门，电动阀门分为开关阀、流量和/或压力调节阀，用于对压缩空气的流向、压力和流量进行控制，满足试验台各设备和/或系统的用气需要。本发明利用闸阀和调节阀的配合，实现对管道介质的通断控制和流量控制，且阀门均采用电动执行机构，具备阀位反馈功能，可远程控制，排气系统的前面部分可沿轴向前后移动，方便试验件的安装，管路采用专门保温材料安装，管路与阀门系统对压缩空气的流向、压力和流量进行控制，满足试验器各设备和/或系统的用气需要。

Description

一种航空发动机燃烧室试验台管路与阀门系统
技术领域
本发明属于燃烧室试验台技术领域，更具体地，涉及一种航空发动机燃烧室试验台管路与阀门系统。
背景技术
燃烧室是航空燃气涡轮发动机的三大核心部件之一，与燃烧相关的燃烧调整、低污染燃烧、燃烧室冷却等技术直接关系到航空燃气涡轮发动机的安全性和经济性。结合我国航空燃气涡轮发动机发电行业的现状，开展上述航空燃气涡轮发动机相关技术的研究，有利于促进航空燃气涡轮发动机燃烧技术的可持续发展、进一步提升我国航空燃气涡轮发动机发电技术领域的专业地位。
为开发先进的航空燃气涡轮发动机燃烧调整技术并逐步发展高效率的航空燃气涡轮发动机燃烧技术，首先要建立航空燃气涡轮发动机燃烧实验平台，燃烧室试验台的进气系统、冷却气系统和排气系统之间的连接需要根据实际情况和试验参数进行设计，同时，对于管路中的介质的管控需要在相应管路上设计阀门进行截断导通或流量精确调节，如何设计一个合理安全稳定的管路与阀门系统成为了亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开一种航空发动机燃烧室试验台管路与阀门系统，对压缩空气的流向、压力和流量进行控制，满足试验器各设备和/或系统的用气需要。
本发明采用以下的具体技术方案：
一种航空发动机燃烧室试验台管路与阀门系统，包括管路系统和设置在管路系统上的阀门系统，所述管路系统包括进气系统、冷却气系统和排气系统，所述阀门系统采用电动阀门，电动阀门分为开关阀、流量和/或压力调节阀，用于对压缩空气的流向、压力和流量进行控制，满足试验台各设备和/或系统的用气需要。
优选的，所述管路系统为压力管道，管道外包不锈钢皮保温。
优选的，所述开关阀采用电动闸阀，用于对管道截止进行通断控制，零泄漏，所述流量和/或压力调节阀采用电动调节阀，泄露等级不低于Ⅳ级，调节系统的调节精度≯1％。
优选的，所述进气系统依次由总进气路、放气调节路、冷却气管路和整流装置组成，其主管道在电加温器进口端设置一个固定支架。
优选的，所述总进气路上设置有两套流量测量装置，所述流量测量装置采用标准流量喷嘴，所述整流装置设置在电加温器出口，用于对进入燃烧室的空气整流。
优选的，所述总进气路上设置有进气开关闸阀和并联的两进气调节阀，两进气调节阀用于精确调节试验的空气流量，调节后的空气经标准流量喷嘴计量后进入电加温器。
优选的，所述冷却气系统包括冷却器，所述冷却器后的主管道上设置有电动调节阀，所述冷却气系统一端与进气系统连接，另一端接头连接至试验段。
优选的，所述冷却器采用列管式换热器，冷却介质为低压循环水。
优选的，所述排气系统由喷水冷却装置、背压调节阀、排气管道、管件和管道支架组成，所述排气系统的前端可沿轴向前后移动，方便试验件的安装。
优选的，所述背压调节阀采用三偏心电动蝶阀，选用高温耐热钢材质，其前端的管路为双层水套，采用低压循环水冷却。
本发明的有益效果为：利用闸阀和调节阀的配合，实现对管道介质的通断控制和流量控制，且阀门均采用电动执行机构，具备阀位反馈功能，可远程控制，排气系统的前面部分可沿轴向前后移动，方便试验件的安装，管路采用专门保温材料安装，管路与阀门系统对压缩空气的流向、压力和流量进行控制，满足试验器各设备和/或系统的用气需要。
附图说明
图1为管路与阀门系统主体结构示意图；
图2为进气流量调节电动阀控制原理图；
图3为进气系统立体模型示意图；
图4为冷却系统立体模型示意图；
图5为排气系统立体模型示意图。
1、进气系统；2、冷却气系统；3、电加温器；4、固定支架；5、试验段；6、排气系统；7、进气开关闸阀；8、进气调节阀；9、大空气流量喷嘴；10、小空气流量喷嘴；11、整流装置；12、放气调节型阀；13、冷却器；14、电动调节阀；15、三偏心电动蝶阀；16、切换阀。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明。除非特别说明，本发明实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法。
实施例1
如图1所示，航空发动机燃烧室试验台管路与阀门系统，包括管路系统和设置在管路系统上的阀门系统，管路系统包括进气系统1、冷却气系统2和排气系统6，阀门系统采用电动阀门，电动阀门分为开关阀、流量和/或压力调节阀，用于对压缩空气的流向、压力和流量进行控制，满足试验台各设备和/或系统的用气需要。
管路系统为压力管道，管道外包不锈钢皮保温，厚度根据管道温度进行计算，使管道保温层任何一处在气流温度为500℃时保温层的外表温度不高于50℃(环境温度为25℃)。
开关阀采用电动闸阀，用于对管道截止进行通断控制，零泄漏，所述流量和/或压力调节阀采用电动调节阀14，泄露等级不低于Ⅳ级，调节系统的调节精度≯1％。电动阀门具备阀位反馈功能，可远程控制。
如图3所示，进气系统1用于为燃烧室试验件提供一定压力和流量的试验空气和试验段5冷却空气，依次由总进气路、放气调节路、冷却气管路和整流装置11组成，其主管道在电加温器3进口端设置一个固定支架4。
总进气路上设置有两套流量测量装置，流量测量装置采用标准流量喷嘴，其中大空气流量喷嘴9测量范围(0.8～5)kg/s，用于测量性能试验时的进气流量，小空气流量喷嘴10测量范围(0.15～0.9)kg/s，用于测量点火时的进气流量，由于试验件进气流量范围宽，采用2套流量喷嘴进行分段测量，以满足整个流量范围内的精度要求，两喷嘴的切换由切换阀16控制。而整流装置11设置在电加温器3出口，采用内外六边形钢管制成的蜂窝结构，用于对进入燃烧室的空气整流。如图2所示，总进气路上设置有进气开关闸阀7和并联的两进气调节阀8，两进气调节阀8一个精度大，一个精度小，用于精确调节试验的空气流量，调节后的空气经标准流量喷嘴计量后进入电加温器3。总进气路上连接有放气管路，其上设置有两并联的放气调节型阀12。阀门均采用电动阀门，除背压调节阀外，均采用不锈钢材质，具备远程/本地操作功能，仅需220或380VAC供电。
如图4所示的冷却气系统2，其主要作用是为试验段5位移机构、高温探针提供50℃以下的冷却气，包括冷却器13，冷却器13后的主管道上设置有电动调节阀14，冷却气系统2一端与进气系统1连接，另一端接头连接至试验段5。冷却器13采用列管式换热器，冷却介质为低压循环水。
如图5所示的排气系统6，用于将燃烧室排出的高温燃气从1600℃降温到300℃以下后引至排气消音塔后排出，并根据试验状态的需要与进气系统1匹配来调节燃烧室试验件进口压力。主要由喷水冷却装置、背压调节阀、排气管道、管件和管道支架组成，排气系统6的前端可沿轴向前后移动(搭载在可移动架上)，方便试验件的安装。试验时，排入到消音塔的燃气温度需控制在300℃以下，背压调节阀前端的管路为双层水套，采用低压循环水冷却，喷水装置的喷水杆共四支，采用高温合金材质，背压调节阀采用三偏心电动蝶阀15，选用高温耐热钢材质，其前端的管路为双层水套，采用低压循环水冷却。
本实施例利用闸阀和调节阀的配合，实现对管道介质的通断控制和流量控制，且阀门均采用电动执行机构，具备阀位反馈功能，可远程控制，排气系统6的前面部分可沿轴向前后移动，方便试验件的安装，管路采用专门保温材料安装，管路与阀门系统对压缩空气的流向、压力和流量进行控制，满足试验器各设备和/或系统的用气需要。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种航空发动机燃烧室试验台管路与阀门系统，包括管路系统和设置在管路系统上的阀门系统，其特征在于，所述管路系统包括进气系统、冷却气系统和排气系统，所述进气系统依次由总进气路、放气调节路、冷却气管路和整流装置组成，所述进气系统主管道在电加温器进口端设置一个固定支架；所述总进气路上设置有两套流量测量装置，两套所述流量测量装置包括用于测量性能试验时的进气流量的大空气流量喷嘴和用于测量点火时的进气流量的小空气流量喷嘴，所述流量测量装置采用标准流量喷嘴；所述整流装置设置在电加温器出口，用于对进入燃烧室的空气整流；所述总进气路上连接有所述放气调节路，所述放气调节路上设置有两并联的放气调节型阀；所述阀门系统采用电动阀门，电动阀门分为开关阀、流量和/或压力调节阀，用于对压缩空气的流向、压力和流量进行控制，满足试验台各设备和/或系统的用气需要；所述开关阀采用电动闸阀，用于对管道截止进行通断控制，零泄漏，所述流量和/或压力调节阀采用电动调节阀，泄露等级不低于Ⅳ级，调节系统的调节精度≯1％；所述排气系统由喷水冷却装置、背压调节阀、排气管道、管件和管道支架组成，所述排气系统的前端可沿轴向前后移动，方便试验件的安装。
2.根据权利要求1所述的管路与阀门系统，其特征在于，所述管路系统为压力管道，管道外包不锈钢皮保温。
3.根据权利要求1所述的管路与阀门系统，其特征在于，所述总进气路上设置有进气开关闸阀和并联的两进气调节阀，两进气调节阀用于精确调节试验的空气流量，调节后的空气经标准流量喷嘴计量后进入电加温器。
4.根据权利要求1所述的管路与阀门系统，其特征在于，所述冷却气系统包括冷却器，所述冷却器后的主管道上设置有电动调节阀，所述冷却气系统一端与进气系统连接，另一端接头连接至试验段。
5.根据权利要求4所述的管路与阀门系统，其特征在于，所述冷却器采用列管式换热器，冷却介质为低压循环水。
6.根据权利要求1所述的管路与阀门系统，其特征在于，所述背压调节阀采用三偏心电动蝶阀，选用高温耐热钢材质，其前端的管路为双层水套，采用低压循环水冷却。
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