[发明专利]一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统

权利要求书

1.一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，其特征在于，包括压缩空气供给装置、天然气供给装置、燃气轮机燃烧室实验装置以及TDLAS测量设备；

压缩空气供给装置由空气压缩机、减压阀、空气质量流量控制仪组成，空气压缩机输出的压缩空气经空气减压阀调整至实验需求的压力、经空气质量流量控制仪设定、调整至实验需求的空气供给流量，并经空气管道输送至燃气轮机燃烧室实验装置；

天然气供给装置由天然气瓶组和天然气减压阀、天然气质量流量控制仪组成；天然气气瓶组提供的天然气经天然气减压阀调整至实验需求的天然气供给压力、经天然气质量流量控制仪设定、调整至实验需求的天然气供给流量，并经天然气管道输送至燃气轮机燃烧室实验装置；

燃气轮机燃烧室实验装置包括燃气轮机旋流喷嘴和双层火焰筒，双层火焰筒上布置有压缩空气集气腔、压缩空气排气腔、天然气集气腔和天然气排气腔，以及压缩空气冷却通道和天然气冷却通道连通；压缩空气供给装置和天然气供给装置向燃气轮机燃烧室实验装置用于提供符合实验进气要求的天然气和压缩空气；

压缩空气先进入双层火焰筒上的压缩空气集气腔整流，经压缩空气冷却通道逆流向上冷却双层火焰筒，再进入燃气轮机旋流喷嘴；天然气先进入双层火焰筒上的天然气集气腔整流，再经天然气冷却通道逆流向上冷却双层火焰筒，再进入燃气轮机旋流喷嘴；进入燃气轮机旋流喷嘴的天然气和压缩空气经燃气轮机旋流喷嘴整流形成回流区，并在双层火焰筒内混合、燃烧形成高温燃气，排入大气环境；

TDLAS燃烧温度测量设备，包括2只激光器、2台激光控制器、1只光纤耦合器、1只激光准直器、1台锁相放大器和1只光电探测器；2台激光控制器用于驱动2只激光器分别发射2束单模激光；2束单模激光经光纤耦合器耦合为1束激光，并传输至激光准直器；耦合为1束的激光经激光准直器将激光准直后形成1束平行激光光束并穿过双层火焰筒燃烧流场，由位于燃烧室待测流场另一侧的光电探测器接收，并将穿过火焰筒燃烧流场的激光光信号转化为电信号；锁相放大器对光电探测器转化的电信号进行锁相放大处理，并发出调制信号至多功能数据采集模块；多功能数据采集分析模块将调制信号转化为燃烧室温度、压力和组分燃烧流场特性参数，并实时显示。

2.根据权利要求1所述的一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，其特征在于，燃气轮机燃烧室实验装置中的燃气轮机旋流喷嘴、双层火焰筒之间通过法兰连接。

3.根据权利要求1所述的一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，其特征在于，燃气轮机燃烧室实验装置中的双层火焰筒的压缩空气集气腔和天然气集气腔布置在双层火焰筒尾部，压缩空气排气腔和天然气排气腔布置在双层火焰筒尾部的头部，压缩空气集气腔和压缩空气排气腔通过压缩空气冷却通道连通，天然气集气腔和天然气排气腔通过天然气冷却通道连通。

4.根据权利要求1所述的一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，其特征在于，燃气轮机燃烧室实验装置中的双层火焰筒内的压缩空气冷却通道和天然气冷却通道相邻间隔布置，整体呈环形布置在双层火焰筒夹层中。

5.根据权利要求1所述的一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，其特征在于，燃气轮机燃烧室实验装置中的双层火焰筒上布置有光学监测孔，且采用耐高温石英玻璃进行封闭，用于防止激光准直器和光电探测器和高温燃气直接接触。

6.根据权利要求5所述的一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，其特征在于，耐高温石英玻璃的厚度介于8mm～10mm。

7.根据权利要求1所述的一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，其特征在于，燃气轮机燃烧室实验装置中的双层火焰筒上布置的耐高温石英玻璃贴有滤光片，用于过滤燃烧室天然气和空气燃烧发出的背景光，以提高TDLAS测量设备的测量精度。

8.根据权利要求1所述的一种可视化燃气轮机燃烧室实验系统，其特征在于，两个激光器均为可调谐二极管激光器，其所产生的激光能够被燃气轮机燃烧室H₂O、NO和CO吸收，且吸收后的激光光谱强度满足TDLAS测量设备测量燃烧状态参数的需求。