[发明专利]一种深度调峰燃气轮机叶片冷却疲劳试验系统及方法

说明书

本发明涉及一种深度调峰燃气轮机叶片冷却疲劳试验系统及方法，叶片冷却疲劳试验系统包括给气系统、燃气供给系统、空气冷却系统、冷却试验系统、尾气处理系统、燃烧室和叶片试验腔。燃烧室和叶片试验腔连接，给气系统用于向燃烧室提供一次风和二次风气源，燃气供给系统用于向燃烧室提供燃气，燃气供给系统包括一号增压风机、燃气罐、中间储罐、雾化喷嘴和助燃雾化喷嘴；空气冷却系统包括副储气罐、换热器和二号增压风机；冷却试验系统包括水箱、水泵、增压变频水泵、水温调节装置、水流量调节器和水喷射器。本试验系统可用于叶片冷却试验及不同燃烧配风方式的影响，即同一实验系统可完成不同的实验，具有功能多、可拓展、适用性强的优点。

技术领域

本发明涉及燃气轮机装置领域，具体地讲，涉及一种深度调峰燃气轮机叶片冷却疲劳试验系统。

背景技术

燃气轮机作为一种重要的热-功转换设备。在航空、船舶、发电领域得到广泛应用，特别是近年来，国内能源电力行业正紧锣密鼓地开展大容量燃气轮机替换小容量燃煤机组工作，一方面依靠燃机启动调峰快来改善提高电站对电网调峰的适应性，另一方面也能改善电站的环保排放情况。面对如此大批量的燃气轮机投运，燃气轮机的安全稳定运行的显得格外重要，特别是燃气轮机叶片的性能的好坏。

随着叶片透平温度的不断提高，其运行温度远远高于金属允许温度，而且调峰要求下，燃机叶片运行温度变化幅度也将增大。为保证燃气轮机在温度骤变下安全稳定运行，一种燃气轮机叶片高效科学的冷却方法十分重要且迫切。目前针对燃气轮机叶片冷却方式主要分为冲击冷却、气膜冷却、汽雾冷却等。现有针对燃气轮机叶片冷却技术的研究日益重视，必须提出一种试验设备以完成对叶片冷却的深入、全面的研究。

例如，公开号为CN108106829A的专利申请：一种燃气轮机大型叶片的高周疲劳试验方法与装置，该专利申请中通过燃气轮机叶片载荷谱分析、叶片试验件设计加工、专用夹具设计、疲劳实验机加载载荷谱设计，可以利用一般疲劳实验机进行燃气轮机大型叶片疲劳薄弱部位的高周疲劳试验，更加贴近实际工况条件地实现高周疲劳性能考核。但是未考虑高周下叶片的冷却性能以及叶片温度图谱分析。

因此，有必要设计一种深度调峰燃气轮机叶片冷却疲劳试验系统用于对叶片进行全面的试验。

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、系统完善的深度调峰燃气轮机叶片冷却疲劳试验系统，并给出试验方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种深度调峰燃气轮机叶片冷却疲劳试验系统，其特征在于：包括给气系统、燃气供给系统、空气冷却系统、冷却试验系统、尾气处理系统、燃烧室和叶片试验腔。燃烧室和叶片试验腔连接，并在其连接管路上安装有膨胀节和二号稳压器；所述给气系统用于向燃烧室提供一次风和二次风气源，给气系统包括主流压缩风机、次流压缩风机、一号稳压箱、主储气罐、旋流器和旋流喷嘴；所述主流压缩风机和次流压缩风机均与一号稳压箱的进气口连接，所述一号稳压箱的出气口与主储气罐的进气口连接，所述主储气罐内底部安装有电加热丝，主储气罐的出气口分为两路，一路与旋流器连接，另一路与旋流喷嘴连接，所述旋流器和旋流喷嘴均安装在燃烧室内；所述燃气供给系统用于向燃烧室提供燃气，燃气供给系统包括一号增压风机、燃气罐、中间储罐、雾化喷嘴和助燃雾化喷嘴；所述一号增压风机和燃气罐均与中间储罐连接，中间储罐的出气口分为两路，一路连接雾化喷嘴，另一路连接助燃雾化喷嘴，雾化喷嘴与旋流器连接，助燃雾化喷嘴安装在燃烧室内；所述空气冷却系统包括副储气罐、换热器和二号增压风机；所述副储气罐、换热器和二号增压风机通过管路依次连接，副储气罐与主流压缩风机和次流压缩风机均连接；所述二号增压风机的出气口通向连接叶片试验腔；所述冷却试验系统包括水箱、水泵、增压变频水泵、水温调节装置、水流量调节器和水喷射器；所述水箱和水泵连接，水泵的出水口分为两路，一路直接通向连接叶片试验腔，用于对叶片进行水冷试验，另一路上依次安装有增压变频水泵、水温调节装置、水流量调节器和水喷射器，水喷射器和叶片试验腔连接，用于向叶片试验腔内喷射汽雾，对叶片进行汽雾冷却试验。