一种燃气轮机燃烧室多头部试验件试验台的制作方法

本发明涉及燃气轮机燃烧室试验领域，涉及一种燃气轮机燃烧室试验台，具体涉及一种燃气轮机燃烧室多头部试验件试验台。

背景技术：

现有的燃气轮机燃烧室按照火焰筒的形状可分为筒形燃烧室、环形燃烧室和环管形燃烧室，筒形燃烧室和环形燃烧室主要应用在重型燃气轮机上。筒形燃烧室和环形燃烧室，主要包括燃烧室头部和火焰筒，燃烧室头部设置有喷嘴和掺混器等组件，火焰筒为着火的位置。对于重型燃气轮机，为了提升燃烧室负荷继而提高效率，通常设置多个燃烧室头部。燃烧室设置多个头部后，在点火时候，如果相邻燃烧室头部之间的间距较远，则点火后不容易传焰，点火不能传到其他燃烧室头部。如果相邻燃烧室头部的间距较近，则不容易引起相邻火焰之间的相互干涉，继而会对火焰的稳定性造成影响，例如会造成相邻火焰上下窜动，如果窜动幅度较大，则容易引起火焰不能稳定在设计位置，导致熄火或回火现象的发生。在设计多头部燃烧室时，由于现有湍流与燃烧模型的原因，上述问题很难用数值模拟进行计算与预测，例如通过数值模拟进行稳态计算，由于稳态湍流模型不能模拟回流区或其他流场结构随时间的物理位置变化，导致稳态数值模拟不能模拟火焰动力学；而采用非稳态计算，则现有燃烧模型很难在计算中适合对此有影响的可压流条件(密度随压强与温度变化)，计算很难收敛。而基于现有的试验台进行常压与中高压试验，往往都需要已有完备的设计，具体说来就是，头部的设计完整，有旋流器喷嘴，这样往往结构位置固定不能进行间距变化，导致由于间距造成的火焰干涉和传焰问题不能进行研究，而这两个问题的主要影响因素就是间距。如果造多个装置来模拟几个头部间距的变化，则会导致试验周期过长，不能连续变化间距从而导致错失最优位置的危险。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述缺陷和不足，本发明旨在提供一种燃气轮机燃烧室多头部试验件试验台，该试验台通过将多个燃烧室头部试验件布置在横向滑轨和竖向滑轨上，可以连续调整各燃烧室头部之间的间距和角度，便于测试由于间距造成的火焰干涉和传焰问题，从而为多头部燃烧室的设计提供依据，解决了多头部燃烧室中各头部之间的间距设计问题。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种燃气轮机燃烧室多头部试验件试验台，包括机架和多个燃烧室头部试验件，其特征在于，

--所述机架上设置有至少一个沿第一方向延伸的第一水平滑轨和至少一个沿第二方向延伸的第二水平滑轨，其中，

所述第一水平滑轨和第二水平滑轨的高度相同，所述第一方向与第二方向相互垂直且位于同一水平面内，

所述第一水平滑轨固定设置在所述机架上，

所述第二水平滑轨的底部设置有滑动机构，使得所述第二水平滑轨可借助于其底部的滑动机构沿所述第一方向在所述机架上滑动，

--所述第一水平滑轨和/或第二水平滑轨上设置有若干个可拆卸的燃烧室头部试验件，其中，

设置在所述第一水平滑轨上的各燃烧室头部试验件，可沿第一方向调整其在所述第一水平滑轨上的试验位置，

设置在所述第二水平滑轨上的各燃烧室头部试验件，既可沿第二方向调整其在所述第二水平滑轨上的试验位置，并可通过调整所述第二水平滑轨的位置而在第一方向上调整其试验位置，

各所述燃烧室头部试验件的底部均设置有滑块，并通过所述滑块可滑动地布置在相应的第一水平滑轨或第二水平滑轨上。

本发明的燃气轮机燃烧室多头部试验件试验台，其工作原理为：借助布置在机架上相互垂直的第一水平滑轨和第二水平滑轨，当需要模拟研究相邻两个燃烧室头部试验件的火焰间相互干涉问题时，可将各燃烧室头部试验件均布置在一个滑轨上，通过调整各燃烧室头部试验件在滑轨上的位置来调整相邻两燃烧室头部试验件之间的间距；当需要模拟研究燃烧室头部试验件交错排列或有角度分布时火焰间的相互干涉问题时，可将各燃烧室头部试验件布置在两个滑轨上，通过调整各燃烧室头部试验件在滑轨上的位置来调整各燃烧室头部试验件之间的角度和相对位置。

优选地，各所述燃烧室头部试验件均通过其底部的滑块垂直布置在相应的第一水平滑轨或第二水平滑轨上。

优选地，所述第一水平滑轨、第二水平滑轨上的轨道均为燕尾槽形轨道，各所述燃烧室头部试验件的滑块的形状和结构均与所述燕尾槽形轨道相适配。

优选地，各所述燃烧室头部试验件均通过其自身重力使得所述滑块锁定在相应的试验位置上。

优选地，各所述燃烧室头部试验件的底部还设置有锁定结构，所述锁定结构用以锁定滑块在滑轨上的试验位置。

优选地，所述第一水平滑轨、第二水平滑轨上均设置有标尺，各所述燃烧室头部试验件的底部均设置有标记，所述标尺和标记用以精确调整各所述燃烧室头部试验件在滑轨上的试验位置。

优选地，各所述燃烧室头部试验件的结构相同，均包括一带有底座的筒体、一形成为变径流道的扩张段和一可更换类型的旋流器，所述筒体、扩张段和旋流器同轴且可拆卸地连接在一起，所述旋流器夹持固定在所述筒体的顶部与所述扩张段的底部之间；所述筒体的底座上设置所述滑块，所述筒体下部的侧壁上设置有若干个伸入筒体内且开口朝下的进气管和一燃料管插口，所述筒体内设置有可调整高度且顶部伸至所述旋流器中心的燃料喷嘴，所述燃料喷嘴的底部与一燃料管连通，所述燃料管通过所述燃料管插口伸入所述筒体内。

优选地，所述旋流器通过其外缘安装边夹持固定在所述筒体顶部与所述扩张段底部的安装法兰之间。

优选地，所述筒体内设置有至少一多孔均流板，所述多孔均流板的中心螺纹连接所述燃料喷嘴，所述燃料喷嘴借助螺纹调整其在所述多孔均流板上的高度位置。

优选地，所述燃料管与燃料管插口之间设有密封结构。

同现有技术相比，本发明的燃气轮机燃烧室多头部试验件试验台的有益技术效果为：通过将多个燃烧室头部试验件布置在横向滑轨和竖向滑轨上，可连续调整各燃烧室头部之间的间距及角度，便于测试由于间距造成的火焰干涉和传焰问题，从而为多头部燃烧室的设计提供依据，解决了多头部燃烧室中各头部之间的间距设计问题。

附图说明

图1为本发明的燃气轮机燃烧室多头部试验件试验台结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为燃烧室头部试验件的结构示意图；

图4为图3的纵截面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

如图1、2所示，本发明的燃气轮机燃烧室多头部试验件试验台，包括机架10和多个燃烧室头部试验件40。机架10上设置有至少一个沿第一方向延伸的第一水平滑轨20和至少一个沿第二方向延伸的第二水平滑轨30，其中，第一水平滑轨20和第二水平滑轨30的高度相同，第一方向与第二方向相互垂直且位于同一水平面内，第一水平滑轨20固定设置在机架10上，第二水平滑轨30的底部设置有滑动机构，使得第二水平滑轨30可借助于其底部的滑动机构沿第一方向在机架10上滑动。第一水平滑轨20和第二水平滑轨30上设置有若干个可拆卸的燃烧室头部试验件40，其中，设置在第一水平滑轨20上的各燃烧室头部试验件40，可沿第一方向调整其在第一水平滑轨20上的试验位置；设置在第二水平滑轨30上的各燃烧室头部试验件40，既可沿第二方向调整其在第二水平滑轨30上的试验位置，并可通过调整第二水平滑轨30的位置而在第一方向上调整其试验位置。各燃烧室头部试验件40的底部均设置有滑块，并通过滑块可滑动地布置在相应的第一水平滑轨20或第二水平滑轨30上。

各燃烧室头部试验件40均通过其底部的滑块垂直布置在相应的第一水平滑轨20或第二水平滑轨30上。第一水平滑轨20、第二水平滑轨30上的轨道均为燕尾槽形轨道，各燃烧室头部试验件40的滑块的形状和结构均与燕尾槽形轨道相适配。各燃烧室头部试验件40均通过其自身重力使得滑块锁定相应的在试验位置上，或者各燃烧室头部试验件40的底部设置有锁定结构，锁定结构用以锁定滑块在滑轨上的试验位置。为精确调整各燃烧室头部试验件40在滑轨上的试验位置，可在第一水平滑轨20、第二水平滑轨30上设置标尺，在各燃烧室头部试验件40的底部设置标记。

本发明的燃气轮机燃烧室多头部试验件试验台，其工作原理为：借助布置在机架10上相互垂直的第一水平滑轨20和第二水平滑轨30，当需要模拟研究相邻两个燃烧室头部试验件40的火焰间相互干涉问题时，可将各燃烧室头部试验件40均布置在一个滑轨上，通过调整各燃烧室头部试验件40在滑轨上的位置来调整相邻两燃烧室头部试验件40之间的间距；当需要模拟研究燃烧室头部试验件40交错排列或有角度分布时火焰间的相互干涉问题时，可将各燃烧室头部试验件40布置在两个滑轨上，通过调整各燃烧室头部试验件40在滑轨上的位置来调整各燃烧室头部试验件40之间的角度和相对位置。

如图3、4所示，各燃烧室头部试验件40的结构相同，均包括一带有底座42的筒体41、一形成为变径流道的扩张段43和一可更换类型的旋流器44，旋流器44通过其外缘安装边夹持固定在筒体41顶部与扩张段43底部的安装法兰之间，筒体41、扩张段43和旋流器44同轴且可拆卸地连接在一起；底座42的下方形成为滑块，筒体41中部的内壁上固定设置一多孔均流板45，多孔均流板45的中心螺纹连接一可调高度且与筒体41同轴的燃料喷嘴46，燃料喷嘴46向上伸入至旋流器44的中心，筒体41下部的侧壁上设置有若干个伸入筒体内且开口朝下的进气管47和一燃料管插口48，燃料喷嘴46的底部与一燃料管49连通，燃料管49通过燃料管插口48伸入筒体41内且燃料管与燃料管插口48之间设有密封结构。燃烧室头部试验件40的上述结构设置中，由于旋流器44可拆卸地连接在筒体41和扩张段43之间，通过更换旋流器44，使得本发明的燃气轮机多头部试验件试验台可以测试不同类型旋流器44的火焰干涉和传焰问题；此外，伸入筒体内的进气管47由于开口朝下，使得通过进气管47引入筒体内的空气，首先碰触筒体底部之后折流向上进入燃烧室头部，这样的设计可以有效减小空气从进气管中喷射出来时不均匀的射流初速度对头部流场的影响，控制干扰因素，增加实验准确性；还需要指出的是，由于传焰成功与否，除了与燃烧室头部试验件之间的间距、燃料与空气的当量比有关外，还与燃料喷嘴的高度即燃料和空气的掺混效果有关，因而本发明中，通过将设置可调高度的喷嘴，有效调节了燃料和空气的掺混效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。