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燃烧室试验台主要由进气系统、排气系统、燃料调控系统、冷却系统、电气控制系统、测试系统、光学测试系统、试验台架、试验调试件以及辅助工艺系统等组成。进气系统通过对来自空气源厂房的压缩空气进行加热,产生高温高压空气。放气系统通过调节阀将一部分空气放空来调节进入试验台的空气流量。排气系统将燃烧室产生的高温烟气通过测量段测量出口温度场、出口总压、烟气组分浓度后,进行降温、降噪等处理后排入大气,并配合进气系统对试验件进口压力进行调节。燃料调控系统包含气态燃料调配系统和液体燃料调配系统两部分。气态燃料调配系统的功能是对气态燃料进行组分、压力、流量和温度调节,供给试验件进行燃烧试验。液体燃料调配系统为试验件提供一定压力、温度、流量和清洁度要求的柴油等液体燃料进行燃烧试验用。冷却系统主要包含空气冷却系统、低压循环水冷却系统和高压喷淋水冷却系统。电气控制系统主要用于对试验台用电设备提供电源、进行控制、调节,由配电柜、控制柜、电缆、操纵台等硬件和软件组成。测试系统用于工质、燃料、冷却水的压力、流量、温度等参数的测量、采集和显示等,以及试验件性能参数的测量、采集和显示等。光学测试系统通过试验段的光学窗口采用平面激光诱导荧光系统、粒子成像测速系统等非接触式测试设备测量燃烧场中的组分浓度、速度、温度等。试验台架为试验段、阀门和管道的支撑平台,试验人员在试验台架上进行试验件的安装拆卸工作。试验用供油、供气、供水管路等在试验平台下部进行排布安装,方便美观,便于操作和使用。试验调试件包含试验段和试验件,按照试验台位性能参数设计,用于试验台开展静态、动态验收的关键设备。辅助工艺设备包含起重机、隔音门等。
压气机的工作原理是消耗机械能而获得压缩气体。压气机试验台的作用是提供轴功率以测试压气机试验件。试验台工作时,动力系统电机以不同的转速和相应的功率,通过增速齿轮箱提高转速、经测扭器与压气机试验件连接,驱动压气机试验件旋转。从进气消音塔(过滤消音)吸入的空气经进气导流装置转为轴向进气,测量流量后经进气调节阀节流至测试压力压力后,由稳流段稳流后进入压气机试验件,并被压气机试验件压缩。压缩后的高温高压气体经排气蜗壳,由排气调节阀调节背压压力后通过引射器进入排气消音塔排走。为了模拟压气机级间引气/放气特性,试验台从压气机级间引出的气流经流量测量和调节阀调节后,通过引射器引射掺混加入常温空气降温,经排气管道进入放气消音塔排走。电机、增速齿轮箱、测扭器的滑油分别由电机滑油站、齿轮箱滑油站、测扭器滑油站提供。试验件轴承冷却润滑油由轴承润滑油站提供。液动调节阀所需驱动液压油由液压系统提供。试验件上的静叶调节机构所需的液压油由IGV液压系统提供。循环冷却水为电机、变频器、滑油站和液压站提供所需的冷却水。压缩空气为各元件提供所需工艺气试验件进入喘振时,排气调节阀快速打开,实现试验件迅速退喘。滑油站均由UPS电源提供应急供电。
高温喷嘴叶栅试验台在江苏省连云港市搭建,包含两个试验台位:TB-01A试验台位采用基地预热气源的压缩空气(4MPa、500℃、70kg/s)供气,试验台位的主要功能是在全温全压条件下开展高等级(如H、J级)燃机喷嘴全尺寸一级静叶冷却效果验证试验,以及燃烧室-透平耦合工作特性验证试验,在最接近燃气轮机喷嘴叶片真实来流速度、压力、温度条件下获取喷嘴叶栅的冷却效率,验证高温材料、喷嘴隔热涂层与工艺、叶片内部冷却结构、燃烧室和透平的耦合工作特性等。TB-01B供气压力为1.0MPa,流量为68kg/s,温度为200℃,试验台位的主要功能是在中温中压条件下,满足Ma数、Re数相等等相似原则下,开展燃机透平喷嘴叶栅流动-传热耦合特性试验研究,以及研究进口热斑、表面粗糙度、各种内冷通道、不同气膜孔孔型等因素对叶片冷却效率的影响规律,指导叶片冷却结构的原始设计和改进优化。
多级旋转透平流动/冷却综合试验台在江苏省连云港市搭建,主要由主气系统、二次工质系统、设备主体、试验段、测功系统、水系统、燃料系统、油路系统、电气控制系统、测试系统、辅助系统等组成。主空气由基地气源站新增气源机组(68kg/s,1.0MPa,200℃/500℃)供气。多级旋转透平流动/冷却综合试验台主要进行总体性能测试包括获得多级透平全工况性能曲线,包括转速、流量、效率的关系等;透平三维非定常流场可视化测试包括透平叶片通道内、叶片尾缘、级间、转子叶尖区域的中各类复杂的分离、涡系的产生、发展与演化信息可视化等;透平叶型气动与传热/冷却性能测试包括叶片负荷、升力系数、叶型损失、落后角、流动偏转、叶型静/动态压力和速度分布性能,透平传热与冷却性能测试等方向的研究。
冷却/封严试验台坐落在上海市,由主气系统、二次工质系统、冷却水系统、叶栅冷却试验段、封严试验段、测功系统、油路系统、测试系统、电气控制系统、安防与监控系统、辅助系统等组成。叶栅冷却试验台开展叶栅气动与传热设计中的参数研究。气动方面,可以开展以下研究:端壁二次流、气动总体效率、叶尖流动控制和效果、气膜冷却性能损失等。传热方面,可开展以下研究:叶栅气膜冷却(动叶、静叶)、平面及端壁传热、耦合传热等。轮缘密封试验台模拟旋转Re数和轴向Re数匹配的条件下,开展轮缘密封效率测量、主流燃气入侵特性研究和轮盘盘腔流动特性等。
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