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大型燃气轮机的性能测试与评估随着工业的发展和能源需求的增加，大型燃气轮机在能源领域发挥着关键作用。
为了确保燃气轮机的高效运行和安全性，对其性能进行全面测试和评估是至关重要的。
本文将探讨大型燃气轮机性能测试与评估的方法和重要考虑因素。
一、性能测试的目的性能测试旨在验证燃气轮机在实际运行条件下的性能指标和技术参数。
测试结果可以用于优化轮机设计、评估运行效率、预测部件寿命、诊断故障和指导运维工作。
性能测试通常包括以下几个方面的内容：1. 初始状态测试：在轮机的未装机状态下，对各个部件进行独立测试，确定其初始性能指标。
2. 性能参数测试：在正常运行工况下，对燃气轮机的性能参数进行测试，包括燃气消耗率、功率输出、效率等。
3. 负荷能力测试：通过逐步增加负荷来测试燃气轮机的承载能力和稳定性。
4. 燃气轮机部件特性测试：测试各个关键部件的性能，如燃烧室、涡轮、压气机等，以评估其工作状态和效率。
二、性能测试方法1. 实验室测试：利用测试设备和模拟器对燃气轮机的各个部件进行独立测试，可以提供准确的参数和性能指标。
2. 现场测试：在实际运行环境下进行燃气轮机的整机测试，可以更全面地了解其工作状态和性能。
现场测试通常包括动态测试和静态测试。
动态测试包括以下几个步骤：a) 预热测试：在轮机运行之前，进行燃油和润滑油预热，以确保轮机在正常温度下工作。
b) 起动测试：通过外部启动设备或自启动功能测试轮机的启动流程和动力输出。
c) 运行测试：在各个负荷点下测试燃气轮机的性能参数，并记录数据进行分析。
静态测试则是在燃气轮机停机状态进行的非运行测试，主要用于部件的检查、维护和故障诊断。
三、评估方法在性能测试结束后，需要进行评估和分析，以判断燃气轮机是否符合设计要求和安全标准。
评估的方法包括以下几个方面：1. 参数分析：对测试所得的性能参数进行数据处理和分析，得出燃气轮机的工作效率、能源消耗等评价指标。
2. 故障诊断：通过分析测试数据和关键部件的工作情况，判断轮机是否存在故障，并进行相应处理。
国产重型燃气轮机单管燃烧室性能试验研究牟影;李明;王巍龙;新吉勒【摘要】以某国产重型燃气轮机单管燃烧室为研究对象,通过全压试验进行燃烧室出口温度场分布品质、火焰筒壁面温度、燃烧效率和压力脉动等性能参数的录取,将试验结果与中压模拟试验进行对比分析,验证燃气轮机燃烧室性能设计的合理性.试验表明,全压试验燃烧室出口温度场分布指标满足设计要求、出口温度场分布云图和火焰筒壁面温度与中压模拟试验具有相似趋势,中压模拟试验的火焰筒局部壁面温度高于全压试验结果,全压试验所测燃烧室燃烧效率高于中压模拟试验.研究获得的数据为燃气轮机在示范电站的整机运行考核提供参考,同时对国产其余型号燃气轮机燃烧室的全压试验具有一定的指导意义.【期刊名称】《燃气轮机技术》【年(卷),期】2018(031)003【总页数】6页(P28-33)【关键词】燃气轮机;单管燃烧室;性能试验;研究【作者】牟影;李明;王巍龙;新吉勒【作者单位】中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司,沈阳 110043;中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司,沈阳 110043;中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司,沈阳 110043;中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司,沈阳110043【正文语种】中文【中图分类】TK472近现代以来，随着人们对健康关注度的提高和环境保护意识的增强，世界各国环境保护部门或联合组织对能源的清洁利用均提出了异常苛刻的要求。
以天然气为燃料的燃气轮机作为一种高清洁度、高效率的动力装置[1]，深受各国工业和环保部门的钟爱，已经被广泛地应用于工业发电、机械驱动和船舶动力等工程领域，尤其是工业发电用燃气轮机发展之迅速、装机容量之广泛和能源利用之高效(简单循环或联合循环)已经达到了惊人的程度。
尤其是近几年来，作为世界重型燃气轮机生产厂商“三巨头”的美国通用电气公司(GE)、德国西门子公司(SIEMENS)和日本三菱公司(MHI)均推出了H级燃气轮机机组，其简单循环效率均在40%以上，联合循环效率均在60%以上，且燃烧室全部采用低NOx(主要为一氧化氮NO和二氧化氮NO2)燃烧技术，NOx排放当量均小于25×10-6，这些能源动力装备可谓迄今为止人类设计的机械装置中效率最高、污染最小的杰出代表。
燃气轮机三头部燃烧室试验台全压燃烧试验研究
唐健;田寅申;张津
【期刊名称】《热力透平》
【年(卷),期】2024(53)2
【摘要】针对适用于环形燃烧室的燃烧器,其自主研发能力是燃气轮机企业竞争力的基础,也是国家能源动力装备实力的体现,需要投入力量进行提升。
搭建了适用于小F级燃气轮机燃烧器试验的三头部全温全压燃烧试验台,在与实际机组运行工况一致的条件下对环形燃烧器进行了全温全压燃烧试验。
试验所得数据可以客观反映燃烧器实际工作状态的NO_X排放性能,同时结果复现性良好。
并通过对比试验验证了一项升级方案,升级后的燃烧器可以减少NO_X排放量,且降幅明显。
研究成果可为燃烧器性能验证与新燃烧器研发提供支持,并为升级后的燃烧器投入商业应用提供参考。
【总页数】5页(P84-88)
【作者】唐健;田寅申;张津
【作者单位】上海电气燃气轮机有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK472
【相关文献】
1.重型燃气轮机燃烧室全温全压排故试验
2.某型燃气轮机燃烧室常压模化试验研究
3.燃气轮机单管燃烧室试验台消声器
4.对ICU清醒患者实施护理干预在预防谵妄中的效果进行评价
5.低排放燃烧室单头部和全环试验及排放预测研究
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重型燃气轮机燃烧室全温全压排故试验
罗智锋;刘重阳;黄治国;王秀兰;李华东
【摘要】The high-temperature and pressure test rig construction for heavy-duty gas turbine combustor with natural gas, and the debugging tests were presented. Abundant construction experience was accumulat⁃ed in the process and it made a technology base for the higher index tester building. The combustor working faults in the electricity generating station were reappeared in the high-temperature and pressure tests and the reasons of combustor liner wall ablation were certificated, which is helpful for the combustor debugging and optimum design. At the same time, the valuable experience of high-temperature and pressure combus⁃tor debugging test are also got.%详细介绍了某重型燃气轮机天然气燃料燃烧室全温全压试车台建设，及全温全压排故试验。
建立的全温全压试车台满足使用要求，积累的试验台建设经验为后续更高指标的试验器建设奠定了技术基础；燃烧室全温全压试验重现了电厂故障，验证了燃烧室壁面烧蚀的原因，为燃烧室现场排故及后续优化设计提供了技术支持，同时也获得了宝贵的全温全压燃烧室排故试验经验。
【期刊名称】《燃气涡轮试验与研究》
【年(卷),期】2014(000)006
【总页数】4页(P33-36)
【关键词】重型燃气轮机;燃烧室;天然气;试验台;全温全压;排故
【作者】罗智锋;刘重阳;黄治国;王秀兰;李华东
【作者单位】中国燃气涡轮研究院，四川江油621703;中国燃气涡轮研究院，四
川江油621703;中航发动机有限责任公司，北京100028;中国燃气涡轮研究院，
四川江油621703;中国燃气涡轮研究院，四川江油621703
【正文语种】中文
【中图分类】TK477
某重型燃气轮机天然气燃料燃烧室，受试验台试验能力的限制，在降压模拟条件下完成了主要热态性能数据的录取及试验调试工作，试验结果(除污染物排放指标外)基本满足设计技术要求。
但在电厂试运行期间，脱机检查时发现燃烧室有烧蚀现象。
为尽快排除故障，需对燃烧室开展全温全压试验研究，查找故障原因，制定改进措施。
为此，拟在现有设备基础上，通过新建和适应性改造设备，以满足燃烧室全温全压试验需求。
本文介绍了燃气轮机燃烧室全温全压试车台建设，及全温全压试验排故的基本情况。
燃气轮机燃烧室全温全压试车台组成如图1所示。
在现有燃烧室试验器的基础上，通过新建天然气增压站、天然气控制系统，改造天然气管网，改进设计全温全压扇形试验件(包括试验机匣、前后转接段、测量段)、测试受感部实现。
试验台原理如图2所示，空气系统气源由压缩机组提供，空气流量采用流量孔板
计量，空气利用天然气加温炉间接加温。
可提供压力≤2.5 MPa、温度≤928 K、
流量≤21 kg/s的纯净高温压缩空气。
天然气增压站由两台往复式天然气压缩机并联增压，可提供压力≤2.5 MPa、流量(标准大气压) 0～2 300 m3/h的天然气燃料。
天然气控制系统分四路，分别供应
燃烧室副扩散区、主扩散区、环形区和点火预燃室。
点火支路燃料流量不予计量，只需通过自力式压力调节阀调节点火喷嘴前后压差以满足预燃室点火需求；其他三路燃料流量分别采用安装在各支路上的质量流量计计量，并通过各支路上的气动调
节阀调节。
该系统具备手动、自动两种控制模式，可根据试验需要切换。
另外，天然气为易燃易爆气体，为此采取了完善的安保措施。
整个燃料供给系统元器件选用良好的防爆功能产品，并采取有效措施消除静电；天然气增压站具备独立完整的安保体系，确保系统在超温、超压等非正常工作状态下声光报警并自动停机保护；天然气控制系统设置了阻火器、单向阀和快速切断阀，以阻止火焰回传、压力反串及紧急情况下的快速停车；控制软件具有关键壁温监测、超温报警并按预先设置控制规律降低燃料量的试验件保护机制。
重型燃气轮机燃烧室为包含20个火焰筒的逆流环管式燃烧室(图3)。
燃烧室位于
压气机气缸外侧，高压压气机出口的高温高压新鲜热空气，通过燃烧室进口扩压器减速增压后进入燃烧室二股流通道逆向流动，再通过火焰筒头部环形燃烧区旋流器、中心燃烧区旋流器、环形燃烧区主燃孔、掺混区掺混孔及火焰筒壁面冷却孔进入火焰筒内部，与燃料喷嘴喷入火焰筒的天然气快速混合燃烧，掺冷后排出。
试验件为带18°扇形机匣的单管燃烧室，其燃料喷嘴共分三条流路，分别供应环形燃烧区与中心燃烧区，其中中心燃烧区由主扩散与副扩散两路供应燃料。
全温全压扇形燃烧室试验件机匣(图4)，主要由前后转接段、扇形机匣、测量段组成。
前转接段与试验台进气管道连接，将圆形进气通道过渡为扇形通道；扇形机匣相当于整机环形机匣的1/20扇区，机匣内型面与整机基本一致，以确保流场的相似性；测量段用于安装出口测量耙；后转接段将燃烧室出口燃气导引至排气管道。
测量段与后转接段采用水冷套结构。
采用压力容器强度理论计算公式[1]进行初步
设计，和有限元分析软件进行强度校核。
试验前使用孔探仪对试验件关键安装部位进行了检查(图5)，试验件安装符合要求。
试验现场如图6所示。
全温全压排故试验分两次完成。
首次试验主要是模拟电厂试运行情况，采用的火焰筒结构与电厂试运行件相同(头锥处开有冷却孔)。
燃烧室进口参数和燃料流量随相
对功率的变化曲线分别如图7、图8所示。
第二次试验更改了火焰筒结构(对头锥
处冷却孔进行了封堵)。
燃烧室进口空气流量采用空气系统流量测量装置标准孔板测量，进口总压采用2
支3点等环面分布的总压耙测量，进口静压采用4点合1点的壁面静压孔测量，
进口总温采用2支单点K型总温耙测量；燃烧室出口总温采用布置在出口截面的10支11点S型总温耙测量，测点沿径向等环面分布。
第二次试验在环形区内环
收缩段敷设了直径为1 mm的铠装K型热电偶检测壁温。
首次试验结束后，发现试验件火焰筒环形区内环收缩段有烧蚀现象(图9)，与电厂
试运行期间烧蚀的位置相同，重现了电厂故障。
第二次试验结束后，试验件相同位置未发现烧蚀现象，环形区内环收缩段壁温随相对功率的变化曲线如图10所示。
从首次试验火焰筒环形区内环收缩段烧蚀照片可以看出，内环收缩段前端即缝槽出口附近壁面完好且呈绿色，说明该处壁面温度未超过其材料GH3044的耐热限制
温度1 173 K[2]，处于冷却气膜的有效防护之下；烧蚀部位位于气膜冷却段后端，说明该处壁面温度较高，已超过材料耐热限制温度。
从第二次试验结果看，火焰筒环形区内环收缩段未发现烧蚀现象，其壁面温度在燃气轮机整个运行工况范围内均未超过1 100 K，说明内环收缩段得到冷却气膜的有效防护。
分析认为，内环收缩段冷却气膜与燃气对流强度较大，附壁性能差，气膜有效长度相对较短。
这种结构要获得良好的冷却效果，需保证适当的冷却气膜射流速度及合适的冷却气膜有效长度[3-5]。
另外，由于火焰筒环形区内环壁面冷却孔总开孔面
积为2 279 mm2，头锥处冷却孔总开孔面积为605 mm2，火焰筒内环总开孔面
积增加了26.5%，这使得火焰筒内环收缩段冷却空气流量相对减少，冷却气膜射
流速度相对降低，缩短了气膜的有效长度，导致收缩段后端在缺乏良好冷却气膜防护情况下，遭受高温燃气灼烧而发生烧蚀现象。
本文针对某重型燃气轮机天然气燃烧室排故试验需求及现有试验台试验能力不足现
状，在现有燃烧室试验器的基础上，通过新建天然气增压站和天然气控制系统，改造天然气管网，改进设计全温全压扇形试验件等措施，建立了燃烧室全温全压试车台，并成功进行了燃烧室全温全压排故试验。
这表明建立的全温全压试车台满足使用要求，积累的相关技术经验为后续更高指标的试验器建设奠定了技术基础。
试验中复现了降压试验未能出现的电厂故障，验证了燃烧室壁面烧蚀的原因，为燃烧室现场排故及后续优化设计提供了技术支持，同时也获得了宝贵的燃烧室全温全压排故试验经验。
【相关文献】
[1]GB150-1998，钢制压力容器[S].
[2]《中国航空材料手册》编辑委员会.中国航空材料手册：第2卷变形高温合金铸造高温合金[K].2版.北京：中国标准出版社，2001.
[3]焦树建.燃气轮机燃烧室[M].北京：机械工业出版社，1988.
[4]赵强，刘庆国.火焰筒壁气膜冷却效果试验研究[J].航空发动机，1999，25(3)：51—56.
[5]胡正义.燃烧室设计计算-流量分配、冷却缝槽结构和壁温的关系[R].1992.。
