一种旋转透平流动与冷却试验装置和方法
【专利摘要】本发明提供了一种旋转透平流动与冷却试验装置和方法。所述的旋转透平流动与冷却试验装置，其特征在于，包括透平试验主流系统、冷却空气系统和冷却水系统；所述的透平试验主流系统包括主流进气阀、进气调节阀、环形燃烧器、试验透平、水力测功器和排气减温器，主流进气阀与电站燃气轮机的压气机连接，主流进气阀、进气调节阀、环形燃烧器和试验透平依次连接，试验透平连接水力测功器和排气减温器；所述的冷却空气系统连接试验透平，所述的冷却水系统连接试验透平、水力测功器和排气减温器。本发明可以减少主流空气的透平压缩机，以及开展旋转透平流动与冷却试验的冷却空气的鼓风机、过滤器和空气电加热器，还可以减少试验装置的设备购置费用以及透平压缩机、鼓风机的耗电费用。
【专利说明】
一种旋转透平流动与冷却试验装置和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种采用电站燃气轮机压气机后抽气的高温旋转透平流动与冷却试 验装置，属于燃气轮机技术领域。
【背景技术】
[0002] 为了提高燃气轮机的效率，需要不断提高透平进气温度。随着透平进气温度升高， 透平的叶片、轮盘、气缸等高温部件需要采用空气冷却技术。为了验证冷却空气掺混对透平 级气动性能的影响，以及旋转状态对透平动叶片冷却效果的影响，需要建立旋转透平试验 台，开展高温旋转透平流动与冷却试验研究。
[0003] 现有技术和公开文献报道，没有采用电站燃气轮机压气机后抽气开展高温旋转透 平流动与冷却试验方法。在燃气轮机电站，采用压气机后抽气，进行高温旋转透平流动与冷 却试验，除了试验参数同燃气轮机透平叶片实际工况参数基本一致的特点之外，还可以减 少试验装置的设备购置费用与试验用电费用。
[0004]
【申请人】已经申请发明专利《采用电站燃机压气机抽气的透平叶片冷却效果试验方 法》申请号2016101529581，采用电站燃气轮机压气机后的抽气，可以进行透平静叶片的几 个叶片在静止状态的冷却效果试验，也可以进行透平动叶片的几个叶片在静止状态的冷却 效果试验；由于实际动叶片在旋转工作状态下的冷却效果与静止状态测量的冷却效果相差 很大，在旋转状态下进行动叶片冷却效果测量更符合工程实际情况。但是，采用电站燃气轮 机压气机后的抽气，开展高温旋转燃气轮机透平的流动与冷却试验，在高速旋转状态下测 量有冷却空气掺混透平级的气动性能与动叶片旋转状态下的冷却效果，还没有合适的试验 方法可供使用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种采用电站燃气轮机压气机抽气的高温旋转透平流动与 冷却的试验装置，实现了透平工作工况参数的流动与冷却的综合试验。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种旋转透平流动与冷却试验装置，其特征在 于，包括:抽取电站燃气轮机的压气机的排气作为主流空气、将其燃烧形成燃气并输入试验 透平的透平试验主流系统，抽取电站燃气轮机的压气机的排气作为冷却空气、对试验透平 进行冷却的冷却空气系统，以及用于对试验透平的进气管道和排气管道进行冷却的冷却水 系统。
[0007] 优选地，所述的透平试验主流系统包括主流进气阀、进气调节阀、环形燃烧器、试 验透平、水力测功器、排气减温器、排气碟阀和消音塔，主流进气阀与电站燃气轮机的压气 机连接，主流进气阀、进气调节阀、环形燃烧器和试验透平的进气管道依次连接，试验透平 的排气管道连接排气减温器，排气减温器、排气碟阀和消音塔依次连接;试验透平的输出轴 与水力测功器连接，所述的冷却空气系统连接试验透平，所述的冷却水系统连接试验透平、 水力测功器和排气减温器。
[0008] 更优选地，所述的透平试验主流系统还包括金属膨胀节，金属膨胀节设于进气调 节阀和环形燃烧器之间的主流进气管道上。
[0009] 更优选地，所述的主流进气阀通过抽气管道与电站燃气轮机的压气机连接，所述 的抽气管道的抽气口位于燃气轮机压气机的排气缸上。
[0010] 优选地，所述的试验透平包括由外气缸和设于外气缸中的内气缸组成的双层气 缸、设于双层气缸的前端并与双层气缸连接的水冷过渡段以及设于双层气缸的后端并与双 层气缸连接的排气蜗壳，所述的水冷过渡段和排气蜗壳分别连接试验透平的进气管道和排 气管道，所述的冷却水系统连接试验透平的水冷过渡段和排气蜗壳，水冷过渡段为双层管 道，双层管道之间采用来自冷却水系统的冷却水冷却，排气蜗壳为双层壳体，双层壳体之间 采用来自冷却水系统的冷却水冷却。
[0011]更优选地，所述的外气缸上设有与外气缸和内气缸之间的空间连通的冷却空气进 口，所述的水冷过渡段上设有冷却孔，所述的冷却空气系统与外气缸上的冷却空气进口和 水冷过渡段上的冷却孔相连通;所述的内气缸中设有1~4级静叶片和1~4级动叶片，各级 静叶片皆设有内部冷却通道，第一级静叶片固定于内气缸中的静叶片内环上，所述的静叶 片内环设有进气孔，所述的静叶片内环的进气孔与水冷过渡段上的冷却孔和第一级静叶片 的内部冷却通道连通，来自冷却空气系统的冷却空气能够经水冷过渡段上的冷却孔和静叶 片内环的进气孔进入第一级静叶片的内部冷却通道，各级静叶片的根部皆设有与外气缸和 内气缸之间的空间连通的进气孔，来自冷却空气系统的冷却空气能够从各级静叶片根部的 进气孔进入各级静叶片的内部冷却通道。更优选地，所述的内气缸的内部形成燃气通道，所 述的动叶片设于叶轮上，所述的叶轮设于试验透平的输出轴上，所述的动叶片能够带动叶 轮和试验透平的输出轴一起旋转。
[0012] 更优选地，所述的各级动叶片相应设于内气缸中的各级叶轮上，各级动叶片的两 侧设有静止部件，各级叶轮与其两侧的静止部件之间形成盘腔，各级叶轮上设有冷却孔，水 冷过渡段的冷却孔与所述的各级叶轮与其两侧静止部件之间形成的盘腔以及各级叶轮上 的冷却孔相连通，各级动叶片设有内部冷却通道，各级动叶片的根部设有与该动叶片的内 部冷却通道相连通的进气孔，第一级动叶片的进气孔与第一级叶轮与其两侧的静止部件之 间的盘腔连通，来自冷却空气系统的冷却空气能够依次通过水冷过渡段的冷却孔和第一级 叶轮与其两侧的静止部件之间的盘腔经第一级动叶片根部的进气孔进入其内部冷却通道， 其他各级动叶片的进气孔和其对应的其他各级叶轮与其两侧的静止部件之间的盘腔连通， 来自冷却空气系统的冷却空气能够通过叶轮上的冷却孔和其他各级叶轮与其两侧的静止 部件之间的盘腔经其他各级动叶片根部的进气孔进入其内部冷却通道。
[0013] 更优选地，所述的水冷过渡段和排气蜗壳的外侧设有石棉保温套。
[0014] 优选地，所述的水力测功器与试验透平的输出轴通过联轴器来连接。
[0015] 优选地，所述的试验透平的模化比为0.3至0.5。
[0016] 优选地，所述的试验透平的进气管道与排气管道为双层管道，与冷却水系统连接， 双层管道之间采用来自冷却水系统的冷却水进行冷却。
[0017] 优选地，所述的冷却空气系统包括冷却空气进气阀与冷却空气调节阀，冷却空气 进气阀通过抽气管道与电站燃气轮机的压气机连接，所述的抽气管道的抽气口位于燃气轮 机压气机的排气缸上，冷却空气进气阀连接冷却空气调节阀，冷却空气调节阀连接试验透 平。
[0018] 优选地，所述的冷却水系统包括水栗、补水管道、进水管道、冷却塔、出水管道;所 述的冷却塔连接补水管道、进水管道和出水管道，补水管道和进水管道上皆设有水栗，进水 管道连接排气减温器、试验透平的进气管道和水冷过渡段、试验透平的排气管道和排气蜗 壳、以及水力测功器，出水管道连接试验透平的进气管道和水冷过渡段、试验透平的排气管 道和排气蜗壳、以及水力测功器，补水管道连接冷却塔，补水管道、进水管道和出水管道上 均设有阀门。
[0019] 本发明还提供了一种旋转透平流动与冷却试验方法，其特征在于，采用上述的旋 转透平流动与冷却试验装置，包括:抽取燃气轮机压气机的排气缸中的空气作为主流空气 与冷却空气，主流空气燃烧形成工作温度的燃气，将其输入试验透平作为主流燃气进行旋 转透平流动与冷却试验，来自冷却空气系统的冷却空气进入试验透平的动叶片和静叶片的 内部冷却通道对动叶片和静叶片进行冷却，来自冷却水系统的冷却水对试验透平的进气管 道和排气管道进行冷却。
[0020] 更优选地，所抽取的燃气轮机压气机的排气缸中的空气占电站燃气轮机压气机进 口流量的9%至25%，不会影响电站燃气轮机的安全运行。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0022] (1)本发明采用电站燃气轮机压气机抽气进行高温旋转透平流动与冷却试验，主 流参数与冷却空气参数与产品实际工作工况基本一致，可以用来进行有冷却空气掺混透平 级的气动性能试验，也可以进行透平动叶片的旋转状态冷却效果试验，试验能够模拟透平 级实际工况的参数变化规律；
[0023] (2)采用电站燃气轮机压气机抽气的高温旋转透平流动与冷却的试验方法，与专 门建立的工作工况流动与冷却试验装置相比，可以减少主流空气的透平压缩机，以及开展 旋转透平流动与冷却试验的冷却空气的鼓风机、过滤器和空气电加热器，还可以减少试验 装置的设备购置费用以及透平压缩机、鼓风机的耗电费用。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明采用电站燃气轮机压气机后抽气的高温旋转透平流动与冷却试验装 置的示意图；
[0025] 图2为本发明采用的试验透平的示意图。
[0026] 图中：
[0027] 1.燃气轮机;2.压气机;3.燃烧室;4.透平;5透平试验主流系统;6.冷却空气系统； 7.冷却水系统;8.主流进气阀；9.进气调节阀；10 .金属膨胀节；11.环形燃烧器；12.试验透 平；13.水力测功器;14.排气减温器;15排气碟阀；16.消音塔;17.冷却空气进气阀；18.冷却 空气调节阀；19.水栗;20.补水管道;21.进水管道;22.冷却塔;23.出水管道;24.流量测点； 25.压力测点；26.温度测点；27 .内气缸;28.外气缸;29.第一级静叶片;30.第一级动叶片； 31.第一级叶轮与其两侧的静止部件之间的盘腔;32.第二级静叶片;33.第二级动叶片;34. 第二级叶轮的冷却孔;35.排气蜗壳;36.联轴器;37.水冷过渡段;38.第二级叶轮与其两侧 的静止部件之间的盘腔;39.第二级叶轮的冷却孔。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0029] 实施例1
[0030] 如图1所示，电站燃气轮机1包括压气机2、燃烧室3和透平4,本实施例的旋转透平 流动与冷却试验装置包括抽取电站燃气轮机1的压气机2的排气作为主流空气、将其燃烧形 成燃气并输入试验透平12的透平试验主流系统5,抽取电站燃气轮机1的压气机2的排气作 为冷却空气、对试验透平12进行冷却的冷却空气系统6,以及用于对试验透平12的进气管道 和排气管道进行冷却的冷却水系统7。
[0031] 所述的透平试验主流系统包括主流进气阀8、进气调节阀9、金属膨胀节10、环形燃 烧器11、试验透平12、水力测功器13、排气减温器14、排气碟阀15和消音塔16,所述的主流进 气阀8通过抽气管道与电站燃气轮机1的压气机2连接，所述的抽气管道的抽气口位于电站 燃气轮机1的压气机2的排气缸上，采用抽气管道和主流进气进气阀8抽取压气机2的排气缸 中的空气作为试验用主流空气。主流进气阀8、进气调节阀9、环形燃烧器11和试验透平12的 进气管道依次连接，金属膨胀节10设于进气调节阀9和环形燃烧器11之间的主流进气管道 上，来吸收进气管道的膨胀量;试验透平12的排气管道连接排气减温器14;排气减温器14、 排气碟阀15和消音塔16依次连接，试验透平12的输出轴与水力测功器13连接，所述的冷却 空气系统连接试验透平12,所述的冷却水系统连接试验透平12、水力测功器13和排气减温 器14〇
[0032] 所述的冷却空气系统6包括冷却空气进气阀17与冷却空气调节阀18,冷却空气进 气阀17通过抽气管道与电站燃气轮机的压气机连接，所述的抽气管道的抽气口位于燃气轮 机压气机的排气缸上，冷却空气进气阀17连接冷却空气调节阀18，冷却空气调节阀18连接 试验透平12。采用抽气管道和冷却空气进气阀17抽取压气机2排气缸中的空气作为透平叶 片的冷却空气。
[0033] 所述的冷却水系统7包括水栗19、补水管道20、进水管道21、冷却塔22、出水管道 23;所述的冷却塔22连接补水管道20、进水管道21和出水管道23，补水管道20和进水管道21 上皆设有水栗19,进水管道21连接排气减温器14、试验透平12的进气管道和水冷过渡段37、 试验透平12的排气管道和排气蜗壳35、以及水力测功器13,出水管道23连接试验透平12的 进气管道和水冷过渡段37、试验透平12的排气管道和排气蜗壳35、以及水力测功器13,补水 管道20连接冷却塔22。补水管道20、进水管道21和出水管道23上均设有阀门。
[0034] 所述的补水管道20为冷却水系统7提供补水，进水管道21分别用于为排气减温器 14提供喷水，为试验透平12的进气管道和水冷过渡段37提供冷却水，为试验透平12的排气 蜗壳35与试验透平12的排气管道提供冷却水，以及为水力测功器13提供冷却水；出水管道 23分别用于把试验透平12的进气管道和水冷过渡段37的出水输送到冷却塔22,把试验透平 12的排气蜗壳35与试验透平12的排气管道的出水输送到冷却塔22,把冷却水力测功器13的 出水输送到冷却塔22。
[0035] 如图2所示，所述的试验透平12包括由外气缸28和设于外气缸28中的内气缸27组 成的双层气缸、设于双层气缸的前端并与双层气缸连接的水冷过渡段37以及设于双层气缸 的后端并与双层气缸连接的排气蜗壳35,外气缸30和内气缸30之间采用来自冷却空气系统 6的冷却空气进行冷却。所述的水冷过渡段37和排气蜗壳35分别连接试验透平12的进气管 道和排气管道，所述的冷却水系统7连接试验透平12的水冷过渡段37和排气蜗壳35,水冷过 渡段37为双层管道，双层管道之间采用来自冷却水系统7的冷却水冷却，排气蜗壳35为双层 壳体，双层壳体之间采用来自冷却水系统7的冷却水冷却。所述的试验透平12的进气管道与 排气管道为双层管道，与冷却水系统7连接，双层管道之间采用来自冷却水系统7的冷却水 进行冷却。全部进气管道及排气管道外侧加装石棉保温套，保温套外的壁温不超过50°C。
[0036] 所述的内气缸的内部形成燃气通道，所述的动叶片设于叶轮上，所述的叶轮设于 试验透平的输出轴上，所述的动叶片能够带动叶轮和试验透平的输出轴一起旋转。所述的 静叶片的根部固定在内气缸的侧壁上，所述的静叶片和动叶片在试验透平的输出轴的轴线 方向上交替设置。
[0037]所述的外气缸28上设有与外气缸28和内气缸27之间的空间连通的冷却空气进口， 所述的水冷过渡段37上设有冷却孔，所述的冷却空气系统6与外气缸28上的冷却空气进口 和水冷过渡段37上的冷却孔相连通;所述的内气缸27中设有2级静叶片和2级动叶片，各级 静叶片皆设有内部冷却通道，第一级静叶片29固定于内气缸27中的静叶片内环上，所述的 静叶片内环设有进气孔，所述的静叶片内环的进气孔与水冷过渡段37上的冷却孔和第一级 静叶片29的内部冷却通道连通，各级静叶片的根部皆设有与外气缸28和内气缸27之间的空 间连通的进气孔，第一级静叶片29有两股冷却空气，其中一股来自冷却空气系统6的冷却空 气能够经水冷过渡段37上的冷却孔和静叶片内环的进气孔进入第一级静叶片29的内部冷 却通道，另一股来自冷却空气系统的冷却空气能够从第一级静叶片29根部的进气孔进入第 一级静叶片29的内部冷却通道。来自冷却空气系统的冷却空气能够从第二级静叶片32根部 的进气孔进入第二级静叶片32的内部冷却通道。
[0038]所述的第一级动叶片30设于内气缸27中的第一级叶轮上，第二级动叶片33设于内 气缸27中的第二级叶轮上，各级动叶片的两侧设有静止部件，各级叶轮与其两侧的静止部 件之间形成盘腔，各级叶轮上设有冷却孔，水冷过渡段37的冷却孔与各级叶轮与其两侧的 静止部件之间形成的盘腔以及各级叶轮上的冷却孔相连通，各级动叶片设有内部冷却通 道，各级动叶片的根部设有分别与该动叶片的内部冷却通道相连通的进气孔。第一级动叶 片30的根部的进气孔与第一级叶轮与其两侧的静止部件之间的盘腔31连通，来自冷却空气 系统的冷却空气能够依次通过水冷过渡段37的冷却孔和第一级叶轮与其两侧的静止部件 之间的盘腔31经第一级动叶片30根部的进气孔进入其内部冷却通道，第二级动叶片33的进 气孔和第二级叶轮与其两侧的静止部件之间的盘腔38连通，来自冷却空气系统的冷却空气 能够通过第二级叶轮的冷却孔39和第二级叶轮与其两侧的静止部件之间的盘腔38经第二 级动叶片33根部的进气孔进入其内部冷却通道。
[0039] 所述的水力测功器13与试验透平12的输出轴通过联轴器36来连接。水力测功器13 用来消耗试验透平12的机械功，水力测功器13与冷却水系统7连接，通过闭式循环冷却水来 冷却水力测功器13。
[0040]所述的排气减温器14与冷却水系统7连接，冷却水喷入排气减温器14来降低排气 温度，试验透平12的排气经过排气碟阀15进入消音塔16以降低高速气流产生的噪音，再排 入大气。
[0041] 本实施例的旋转透平流动与冷却试验装置还包括:设于环形燃烧器11与金属膨胀 节之间管路上的流量计、压力测点和温度测点，分别用于测量环形燃烧器11前空气的流量 M、压力P与温度T，设于环形燃烧器11与试验透平12之间管路上的压力测点和温度测点，分 别用于测量环形燃烧器11后燃气的压力P与温度T，设于试验透平12的透平叶片上的温度测 点，用于测量试验透平12的透平叶片的金属温度T，设于冷却空气调节阀18与试验透平12之 间管路上的空气流量计、压力测点和温度测点，分别用于测量冷却空气系统6的冷却空气的 流量M、压力P与温度T。
[0042] 本发明还提供了一种旋转透平流动与冷却试验方法，采用上述的旋转透平流动与 冷却试验装置，包括:抽取燃气轮机压气机的排气缸中的空气作为主流空气与冷却空气，主 流空气依次经主流进气阀8和进气调节阀9后进入环形燃烧器11燃烧形成工作温度的燃气， 将其输入试验透平12作为主流燃气进行旋转透平流动与冷却试验，试验透平12产生的机械 功通过水力测功器13消耗，试验透平12产生的气体进入排气减温器14减温排放，来自冷却 空气系统6的冷却空气进入试验透平12的动叶片和静叶片的内部冷却通道对动叶片和静叶 片进行冷却，来自冷却水系统7的冷却水对试验透平12的进气管道和排气管道进行冷却。通 过调整主流进气阀8与进气调节阀9的开度控制主流空气的进气流量，通过调整排气蝶阀15 的开度调整试验透平12主流进气压力，通过调整冷却空气进气阀17与冷却空气调节阀18的 开度来控制冷却空气的流量与压力。
[0043] 旋转透平流动与冷却试验过程中，采用现有测试技术，测量透平试验主流系统5的 环形燃烧器11前空气的流量M、压力P与温度T，环形燃烧器11后燃气的压力P与温度T，试验 透平12的透平叶片的金属温度T，冷却空气系统6的冷却空气的流量M、压力P与温度T。
[0044]对某型号300MW的F级燃气轮机，压气机进口空气流量为730kg/s，试验透平12模化 比为0.5,试验用空气流量等参数的计算结果列于表1，所抽取的燃气轮机压气机的排气缸 中的空气占电站燃气轮机压气机进口流量的25 %，不会影响电站燃气轮机的安全运行。
[0045][表1]
[0048]本发明提供的旋转透平流动与冷却试验装置，与专门建立的工作工况高温旋转透 平的流动与冷却试验装置相比，可以减少提供主流空气的透平压缩机，以及冷却空气的鼓 风机、过滤器和冷却空气加热器，还可以减少试验装置的设备购置费用15200万元至20000 万元;这些透平压缩机、鼓风机和空气电加热器的功率44000kW至50000kW; -种流动与冷却 试验做10个工况，每个工况试验按10小时计算，试验用电4400000kWh至5000000kWh;工业用 电的每kWh的电费按0.90元计算，采用本发明提供的方法，可以节约试验电费396万元至450 万元。
【主权项】
1. 一种旋转透平流动与冷却试验装置，其特征在于，包括:抽取电站燃气轮机（1)的压 气机(2)的排气作为主流空气、将其燃烧形成燃气并输入试验透平（12)的透平试验主流系 统(5 )，抽取电站燃气轮机(1)的压气机(2)的排气作为冷却空气、对试验透平（12)进行冷却 的冷却空气系统(6)，以及用于对试验透平（12)的进气管道和排气管道进行冷却的冷却水 系统(7)。2. 如权利要求1所述的旋转透平流动与冷却试验装置，其特征在于，所述的透平试验主 流系统(5)包括主流进气阀（8)、进气调节阀（9)、环形燃烧器（11)、试验透平（12)、水力测功 器（13)、排气减温器（14)、排气碟阀（15)和消音塔（16)，主流进气阀（8)与电站燃气轮机（1) 的压气机(2)连接，主流进气阀（8)、进气调节阀（9)、环形燃烧器（11)和试验透平（12)的进 气管道依次连接，试验透平（12)的排气管道连接排气减温器(14)，排气减温器(14)、排气碟 阀（15)和消音塔（16)依次连接，试验透平（12)的输出轴与水力测功器（13)连接;所述的冷 却空气系统连接试验透平（12 )，所述的冷却水系统连接试验透平（12 )、水力测功器（13)和 排气减温器(14)。3. 如权利要求1所述的旋转透平流动与冷却试验装置，其特征在于，所述的主流进气阀 (8)通过抽气管道与电站燃气轮机（1)的压气机(2)连接，所述的抽气管道的抽气口位于压 气机(2)的排气缸上。4. 如权利要求1所述的旋转透平流动与冷却试验装置，其特征在于，所述的试验透平 (12)的模化比为0.3至0.5。5. 如权利要求1所述的旋转透平流动与冷却试验装置，其特征在于，所述的试验透平 (12)包括由外气缸和设于外气缸中的内气缸组成的双层气缸、设于双层气缸的前端并与双 层气缸连接的水冷过渡段（37)以及设于双层气缸的后端并与双层气缸连接的排气蜗壳 (35)，所述的水冷过渡段(37)和排气蜗壳(35)分别连接试验透平(12)的进气管道和排气管 道，所述的冷却水系统连接试验透平（12)的水冷过渡段(37)和排气蜗壳(35)，水冷过渡段 (37)为双层管道，双层管道之间采用来自冷却水系统的冷却水冷却，排气蜗壳为双层壳体， 双层壳体之间采用来自冷却水系统的冷却水冷却。6. 如权利要求5所述的旋转透平流动与冷却试验装置，其特征在于，所述的外气缸上设 有与外气缸和内气缸之间的空间连通的冷却空气进口，所述的水冷过渡段(37)上设有冷却 孔，所述的冷却空气系统与外气缸上的冷却空气进口和水冷过渡段上（37)的冷却孔相连 通;所述的内气缸中设有1~4级静叶片和1~4级动叶片，各级静叶片皆设有内部冷却通道， 第一级静叶片固定于内气缸中的静叶片内环上，，所述的静叶片内环设有进气孔，所述的静 叶片内环的进气孔与水冷过渡段(37)上的冷却孔和第一级静叶片的内部冷却通道连通，来 自冷却空气系统的冷却空气能够经水冷过渡段(37)上的冷却孔和静叶片内环的进气孔进 入第一级静叶片的内部冷却通道，各级静叶片的根部皆设有与外气缸和内气缸之间的空间 连通的进气孔，来自冷却空气系统的冷却空气能够从各级静叶片根部的进气孔进入各级静 叶片的内部冷却通道。7. 如权利要求6所述的旋转透平流动与冷却试验装置，其特征在于，所述的各级动叶片 相应设于内气缸中的各级叶轮上，各级动叶片的两侧设有静止部件，各级叶轮与其两侧的 静止部件之间形成盘腔，各级叶轮上设有冷却孔，水冷过渡段的冷却孔与所述的各级叶轮 与其两侧静止部件之间形成的盘腔以及各级叶轮上的冷却孔相连通，各级动叶片设有内部 冷却通道，各级动叶片的根部设有与该动叶片的内部冷却通道相连通的进气孔，第一级动 叶片的进气孔与第一级叶轮与其两侧的静止部件之间的盘腔连通，来自冷却空气系统的冷 却空气能够依次通过水冷过渡段的冷却孔和第一级叶轮与其两侧的静止部件之间的盘腔 经第一级动叶片根部的进气孔进入其内部冷却通道，其他各级动叶片的进气孔和其对应的 其他各级叶轮与其两侧的静止部件之间的盘腔连通，来自冷却空气系统的冷却空气能够通 过叶轮上的冷却孔和其他各级叶轮与其两侧的静止部件之间的盘腔经其他各级动叶片根 部的进气孔进入其内部冷却通道。8. 如权利要求1所述的旋转透平流动与冷却试验装置，其特征在于，所述的冷却空气系 统（6)包括冷却空气进气阀（17)与冷却空气调节阀（18 )，冷却空气进气阀（17)通过抽气管 道与电站燃气轮机的压气机连接，所述的抽气管道的抽气口位于燃气轮机压气机的排气缸 上，冷却空气进气阀（17)连接冷却空气调节阀（18 )，冷却空气调节阀（18)连接试验透平 (⑵。9. 如权利要求1所述的旋转透平流动与冷却试验装置，其特征在于，所述的冷却水系统 (7)包括水栗（19)、补水管道(20)、进水管道(21)、冷却塔(22)、出水管道(23);所述的冷却 塔(22)连接补水管道(20)、进水管道(21)和出水管道(23)，补水管道(20)和进水管道(21) 上皆设有水栗（19)，进水管道(21)连接排气减温器（14)、试验透平（12)的进气管道和水冷 过渡段（37)、试验透平（12)的排气管道和排气蜗壳（35)、以及水力测功器（13)，出水管道 (23)连接试验透平（12)的进气管道和水冷过渡段(37)、试验透平（12)的排气管道和排气蜗 壳（35)、以及水力测功器（13)，补水管道（20)连接冷却塔（22)，补水管道(20)、进水管道 (21)和出水管道(23)上均设有阀门。10. -种旋转透平流动与冷却试验方法，其特征在于，采权利要求1-9中任一项所述的 旋转透平流动与冷却试验装置，包括:抽取燃气轮机压气机的排气缸中的空气作为主流空 气与冷却空气，主流空气燃烧形成工作温度的燃气，将其输入试验透平（12)作为主流燃气 进行旋转透平流动与冷却试验，来自冷却空气系统（6)的冷却空气进入试验透平（12)的动 叶片和静叶片的内部冷却通道对动叶片和静叶片进行冷却，来自冷却水系统(7)的冷却水 对试验透平（12)的进气管道和排气管道进行冷却。
【文档编号】G01M13/00GK106017908SQ201610604587
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月28日
【发明人】史进渊, 王思远, 张成义, 朱志劼, 席会杰, 翟淑伟
【申请人】上海发电设备成套设计研究院