一种船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法与流程

1.本发明涉及的是一种压力测量方法，具体地说是燃气轮机涡轮压力测量方法。


背景技术：

2.因燃气轮机具有功率密度大、结构紧凑、质量轻、维护方便、可靠性高等优点，近十年来，越来越多的船舶选择燃气轮机作为主动力装置。随着船舶载重量的不断增加，对新型高效率、大功率燃气轮机的需求愈加剧烈。燃气轮机的研发是设计与试验相互迭代的过程，试验测试能力是研制先进的大功率燃气轮机必不可少的组成部分。
3.燃气轮机全流程测试是全面掌握整机条件下部件性能、部件匹配和总体性能的重要手段。通过对涡轮腔室压力的测量，可以为燃气轮机设计提供关键数据支撑，有助于涡轮部件性能的调整，以及与压气机部件之间的相互匹配。然而，燃气轮机涡轮部件工作于高温、高压、高速的环境下，测量环境较为恶劣，且测量参数动态变化范围比较宽，如何合理设计涡轮部件腔室压力的测量方案，提高测点采样精度和存活率，是获取涡轮部件关键性能参数的关键。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供可为燃气轮机涡轮部件设计、涡轮与压气机部件相互匹配以及整机轴向力调整提供关键数据支撑的一种船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法。
5.本发明的目的是这样实现的：
6.本发明一种船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法，其特征是：
7.(1)选择需要进行压力测量的涡轮腔室；
8.(2)确定待测涡轮腔室测点的布置位置和数量；
9.(3)设计压力测量管引线路径：
10.首先，根据压力测量管所在腔室的角向位置，选择测点邻近的涡轮导向叶片，并根据涡轮导向叶片的冷却结构特征，选择涡轮导向叶片的前腔或后腔作为引线通道，完成压力测点与涡轮导向叶片前腔或后腔的引线路径规划；其次，根据测点引线从涡轮导向叶片穿出的角向位置以及涡轮机匣外表面的管路分布情况，选择角向位置，并根据该角向位置的引线数量，完成机匣外表面引线座的结构设计；最后，规划涡轮导向叶片与机匣外表面引线座间的引线路径，将压力测量管引出机匣；
11.(4)根据引线规划路径，补充加工涡轮机匣、涡轮导向叶片；
12.(5)根据引线规划路径，完成压力测量管安装及引线；
13.(6)完成压力测量管沿程固定及机匣密封。
14.本发明还可以包括：
15.1、步骤(2)所述的测点，其数量至少为三个，测点所在涡轮腔室的径向位置相同，但角向位置不同。
16.2、步骤(3)所述的选择涡轮导向叶片的前腔或后腔作为引线通道，将压力测量管
线穿过涡轮导向叶片的前腔或后腔，从而使压力测量管线穿过燃气轮机涡轮部分高温高压的主流燃气区。
17.3、步骤(3)所述的涡轮导向叶片的冷却结构可为带冲击套筒的冷却结构、交错肋冷却结构，在进行涡轮导向叶片内引线路径的规划时，应引线路径规避涡轮导向叶片冷却结构的破坏。
18.4、步骤(3)中在进行压力测点与涡轮导向叶片间的引线路径规划、涡轮导向叶片与机匣外表面引线座间的引线路径规划时，在机匣原有的通气孔和冷却槽道进行引线布置，具体为在原有结构尺寸的基础上进行扩孔、开槽补充加工。
19.本发明的优势在于：
20.1、本发明提出的船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法，可为燃气轮机涡轮部件腔室压力的测量提供了一条有效的解决途径。通过本发明获得的涡轮腔室压力测量方法，能够有效地获取涡轮部件的压力参数，可为燃气轮机涡轮部件设计、涡轮与压气机部件相互匹配以及整机轴向力调整提供关键数据支撑。
21.2、本发明提出的船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法，技术测试方案合理、测试布局优良、测试手段可靠、可实施性较强，可以减少高温、高压的主流燃气对测量管线的影响，提高了压力测点的存活率，能准确实时地获取船用燃气轮机涡轮部件腔室的压力参数。
22.3、本发明提出的船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法，不仅局限于船用燃气轮机涡轮部件腔室压力的测量，同样适用于工业燃气轮机、航空发动机和重型燃气轮机涡轮部件腔室压力的测量。
附图说明
23.图1为本发明的流程图；
24.图2为本发明的船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法具体实施例的测量引线示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
26.结合图1
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2，本发明通过以下步骤实现：
27.步骤一：选择需要进行压力测量的涡轮腔室；
28.步骤二：确定待测涡轮腔室测点的布置位置和数量。考虑测点的成活率，并保证数据测量的重复性和有效性，同一腔室测点数量一般设置三个或三个以上，不同测点所在涡轮腔室的测量位置完全相同，但角向位置不同。
29.步骤三：设计压力测量管引线路径。根据压力测量管线实际安装顺序，进行压力测量管引线路径设计。首先根据压力测量管所在涡轮腔室的角向位置，选择测点邻近的涡轮导向叶片，并根据涡轮导向叶片的冷却结构特征，选择涡轮导向叶片的前腔或后腔作为引线通道。所述涡轮导向叶片的冷却结构可为带冲击套筒的冷却结构、交错肋冷却结构或其他结构形式的冷却结构，在进行涡轮导向叶片内引线路径的规划时，应尽量避免或减小对涡轮导向叶片冷却结构的破坏。压力测量管线从涡轮导向叶片内部穿出，可使压力测量管线穿过燃气轮机涡轮部分高温、高压的主流燃气区，能减少高温、高压燃气对测量管线的影
响，提高了压力测点的可靠性和存活率。
30.在确定涡轮导向叶片内部的引线通道后，完成压力测点与涡轮导向叶片间的引线路径规划，在路径规划过程中，可充分利用机匣原有的通气孔和冷却槽道进行引线布置，可在原有结构尺寸的基础上进行扩孔、开槽等补充加工。
31.其次，根据测点从涡轮导向叶片穿出的角向位置以及涡轮机匣外表面的管路分布情况，确定合适的角向位置，并根据该角向位置的引线数量，完成机匣外表面引线座的设计；最后，根据涡轮机匣的具体结构特征，规划涡轮导向叶片与机匣外表面引线座间的引线路径，将压力测量管引出机匣。在路径规划过程中，可充分利用机匣原有的通气孔和冷却槽道进行引线布置，可在原有结构尺寸的基础上进行扩孔、开槽等补充加工；
32.步骤四：根据引线规划路径，补充加工涡轮机匣、涡轮导向叶片等零部件；
33.步骤五：根据引线规划路径，完成压力测量管安装及引线布置；
34.步骤六：完成压力测量管沿程固定及机匣密封。
35.图2是采用以上测量方法的进行涡轮腔室压力测量引线的示意图。
36.本发明提出的船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法，不仅局限于船用燃气轮机涡轮部件腔室压力的测量，同样适用于工业燃气轮机、航空发动机和重型燃气轮机涡轮部件腔室压力的测量。


技术特征：
1.一种船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法，其特征是：(1)选择需要进行压力测量的涡轮腔室；(2)确定待测涡轮腔室测点的布置位置和数量；(3)设计压力测量管引线路径：首先，根据压力测量管所在腔室的角向位置，选择测点邻近的涡轮导向叶片，并根据涡轮导向叶片的冷却结构特征，选择涡轮导向叶片的前腔或后腔作为引线通道，完成压力测点与涡轮导向叶片前腔或后腔的引线路径规划；其次，根据测点引线从涡轮导向叶片穿出的角向位置以及涡轮机匣外表面的管路分布情况，选择角向位置，并根据该角向位置的引线数量，完成机匣外表面引线座的结构设计；最后，规划涡轮导向叶片与机匣外表面引线座间的引线路径，将压力测量管引出机匣；(4)根据引线规划路径，补充加工涡轮机匣、涡轮导向叶片；(5)根据引线规划路径，完成压力测量管安装及引线；(6)完成压力测量管沿程固定及机匣密封。2.根据权利要求1所述的一种船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法，其特征是：步骤(2)所述的测点，其数量至少为三个，测点所在涡轮腔室的径向位置相同，但角向位置不同。3.根据权利要求1所述的一种船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法，其特征是：步骤(3)所述的选择涡轮导向叶片的前腔或后腔作为引线通道，将压力测量管线穿过涡轮导向叶片的前腔或后腔，从而使压力测量管线穿过燃气轮机涡轮部分高温高压的主流燃气区。4.根据权利要求1所述的一种船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法，其特征是：步骤(3)所述的涡轮导向叶片的冷却结构可为带冲击套筒的冷却结构、交错肋冷却结构，在进行涡轮导向叶片内引线路径的规划时，应引线路径规避涡轮导向叶片冷却结构的破坏。5.根据权利要求1所述的一种船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法，其特征是：步骤(3)中在进行压力测点与涡轮导向叶片间的引线路径规划、涡轮导向叶片与机匣外表面引线座间的引线路径规划时，在机匣原有的通气孔和冷却槽道进行引线布置，具体为在原有结构尺寸的基础上进行扩孔、开槽补充加工。

技术总结
本发明的目的在于提供一种船用燃气轮机涡轮腔室压力测量方法，通过以下步骤实现：选择需要进行压力测量的涡轮腔室；确定待测涡轮腔室测点的布置位置和数量；设计压力测量管引线路径；根据引线规划路径，补充加工涡轮机匣、涡轮导向叶片；根据引线规划路径，完成压力测量管安装及引线；完成压力测量管沿程固定及机匣密封。本发明提高了压力测点的存活率，能准确实时地获取船用燃气轮机涡轮部件腔室的压力参数。可为燃气轮机涡轮部件设计、涡轮与压气机部件相互匹配以及整机轴向力调整提供关键数据支撑。不仅局限于船用燃气轮机涡轮部件腔室压力的测量，同样适用于工业燃气轮机、航空发动机和重型燃气轮机涡轮部件腔室压力的测量。测量。测量。


技术研发人员：徐波 霍玉鑫 刘宇 李越 牛夕莹 张立超 刘勋
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0三研究所
技术研发日：2021.07.26
技术公布日：2021/11/4