一種應用於車用燃氣輪機燃油穩燃的高壓空氣路系統的製作方法
2023-05-01 11:00:26 2
專利名稱：一種應用於車用燃氣輪機燃油穩燃的高壓空氣路系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃油穩燃的高壓空氣路系統，尤其涉及一種應用於車用燃氣輪機燃油穩燃的高壓空氣路系統。
背景技術：
本發明涉及燃油穩燃的高壓空氣路系統來源於車用燃氣輪機主動力技術的發展。 隨著燃氣輪機應用範圍的不斷擴大，帶來了新的問題，為保證在低溫、高海拔等惡劣條件下的燃氣輪機起動性能以及沙塵環境中工作的穩定性，需要對燃油供應系統做相應的設計。 車載燃氣輪機主動力在起動狀態下，相對於正常工作狀態燃油流量小，燃油霧化不充分，導致點火困難，溫度和海拔高度的改變，進一步導致進氣密度的變化，使得空氣進氣流量發生變化，導致點火性能進一步變差，因而需要在點火狀態改善燃油霧化情況；相對於航空發動機，車載燃氣輪機面臨沙塵影響，導致燃油系統堵塞等情況，嚴重影響燃氣輪機的性能，需要吹掃裝置。發明內容
為了克服現有技術的上述缺點和不足，本發明旨在提供一種應用於車用燃氣輪機燃油穩燃的高壓空氣路系統，有利於燃氣輪機啟動和防止結焦、清潔除塵。
為實現上述技術目的，本發明採取的技術方案是
一種應用於車用燃氣輪機燃油穩燃的高壓空氣路系統，所述系統包括空氣壓縮機、空氣分離器、儲氣罐、電磁閥、空氣分配器，其特徵在於，
燃氣輪機包括帶有空氣霧化路的燃油噴嘴和無空氣霧化路的燃油噴嘴，
空氣壓縮機、空氣分離器、儲氣罐、電磁閥、空氣分配器通過氣體管路依次相連，
空氣壓縮機由燃氣輪機的低壓燃氣渦輪轉子驅動，
空氣經濾網過濾、空氣壓縮機壓縮、空氣分離器濾清及調壓後壓入儲氣罐，儲氣罐中的高壓空氣通過電磁閥進入空氣分配器，
空氣分配器包括進氣管和出口 I、出口 II，高壓空氣經進氣管進入空氣分配器，出口 I與所有燃油噴嘴的供油管連通，出口 II與所述帶有空氣霧化路的燃油噴嘴的空氣霧化路連通，
燃汽輪機正常運行時關閉電磁閥，儲氣罐充氣貯存高壓氣體；燃氣輪機起動及停車時打開電磁閥，儲氣罐放氣為系統提供高壓氣體。
優選地，燃氣輪機燃氣輪機起動時，高壓空氣僅通入所述空氣霧化路以促進燃油霧化；燃氣輪機停車時，高壓空氣通入所有燃油噴嘴的供油管以吹洗燃油噴嘴和管路。
燃氣輪機利用自身的低壓燃氣渦輪轉子驅動空氣壓縮機為空氣系統提供高壓空氣，高壓空氣從燃氣輪機底部的濾網進來，經空氣壓縮機增壓、空氣分離器組件濾清和調壓後，存儲在儲氣罐中，通過電磁閥，進入空氣分配器來進行油路吹掃、輔助霧化等工作。
優選地，空氣壓縮機提供的高壓空氣，其壓力範圍為彡IOMPa0
空氣壓縮機能夠向空氣分離器組件提供高壓氣體。空氣霧化路的空氣來源是儲氣罐的高壓氣體，不是燃燒室內空氣，保證在啟動時燃油的良好霧化。
優選地，空氣分離器包括濾清裝置和壓力控制器。濾清裝置可以分離出高壓氣體中的水份等雜質。壓力控制器能夠初步調節高壓氣體的供氣壓力至某高壓界限，如在 IOMPa 18MPa 之間。
優選地，電磁閥是先導式的電磁閥，用於控制高壓氣體氣路的通斷。當燃汽輪機正常運行時，儲氣罐充氣貯存高壓氣體；當燃氣輪機機起動、停車時，儲氣罐放氣為系統提供高壓氣體。
空氣分配器是對高壓空氣壓力做精確調節，並將調節後的高壓空氣分配給各結構使用的裝置。優選地，空氣分配器除包括進氣管和出口 I、出口 II外，還包括波紋管、安全閥、排氣孔、壓力控制活門I、控制壓力端I、壓力控制活門II、控制壓力端II，控制壓力端I、II分別用以控制壓力控制活門I、II的開閉，控制壓力端I、II通路的開閉信號由燃油調節系統發出。高壓空氣通過空氣分配器內的波紋管調節壓力後，多餘氣體可以從排氣孔排出，若壓力仍過高，氣體可從安全閥洩出。調節後的空氣分兩路進行分配，一路經壓力控制活門I、出口 I流入所有燃油噴嘴的供油管，吹除燃油噴嘴及供油管內的剩餘燃油，並清潔噴嘴及管路，另一路經壓力控制活門II、出口 II流入空氣霧化路，進入空氣霧化路輔助燃油霧化。
優選地，所有燃油噴嘴為離心噴嘴。
優選地，對於無空氣霧化路的燃油噴嘴，燃氣輪機停車時，供油管裡通入高壓空氣，對油路進行吹掃。
優選地，帶有空氣霧化路的燃油噴嘴包括燃油噴嘴部分和空氣霧化路，燃油噴嘴部分與無空氣霧化路的燃油噴嘴的結構相同，在燃氣輪機停車時，高壓空氣通入燃油噴嘴部分中的供油管；在燃氣輪機起動時，高壓空氣通入空氣霧化路。
本發明的顯著優點在於在燃氣輪機起動階段僅使用帶有空氣霧化氣路的燃油噴嘴工作，能改善點火性能。在燃氣輪機進入慢車工況之後，關閉霧化氣路，在不高的供油壓力下，燃油噴嘴能保證足夠的燃油流量和燃燒性能。
圖I為本發明聞壓空氣路系統不意圖。
圖2為本發明空氣分配器示意圖。
圖3為本發明壓力控制活門示意圖。
圖4為本發明沒有空氣霧化路的燃油噴嘴示意圖。
圖5為本發明帶有空氣霧化路的燃油噴嘴示意圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明進一步詳細說明。
如圖I所示，本發明的應用於車用燃氣輪機燃油穩燃的高壓空氣路系統，包括依次連接的空氣壓縮機102、空氣分離器103、儲氣罐104、電磁閥105、空氣分配器106，燃氣輪機利用自身的低壓渦輪轉子100驅動空氣壓縮機102為空氣系統提供高壓空氣，高壓空氣從燃氣輪機底部的濾網101進來，經空氣壓縮機102增壓、空氣分離器103的濾清和調壓後壓入儲氣罐104。當空氣分離器103在進口壓力低於高壓界限的範圍時，空氣壓縮機102 與儲氣罐104接通；空氣分離器103在進口壓力超過某高壓界限範圍時，空氣壓縮機102與儲氣罐104斷開。儲氣罐104中空氣，通過電磁閥105，進入空氣分配器106，燃氣輪機包括帶有空氣霧化路21的燃油噴嘴19和不帶有空氣霧化路的燃油噴嘴15，起動時開始燃油霧化系統，高壓空氣通入空氣霧化路21以促進燃油霧化，停車時高壓空氣通入燃油噴嘴15、 19的供油管以吹除剩餘燃油，吹洗燃油噴嘴15、19。空氣分離器103包括濾清裝置和壓力控制器。濾清裝置可以分離出高壓氣體中的水份等雜質。壓力控制器能夠初步調節高壓氣體的供氣壓力至某高壓界限，如在IOMPa 18MPa之間。電磁閥105優選地是先導式的電磁閥，用於控制高壓氣體氣路的通斷。當燃汽輪機正常運行時，儲氣罐104充氣貯存高壓氣體；當燃氣輪機機起動、停車時，儲氣罐104放氣為系統提供高壓氣體。
如圖2所示，本發明中採用的空氣分配器I是對高壓空氣壓力做精確調節，並將調節後的高壓空氣分配給各結構使用的裝置。高壓空氣通過進氣管2，進入調壓波紋管3，調節過程中多餘氣體可以從排氣孔5排出，若壓力仍過高，氣體可從安全閥4洩出。調節後的空氣分兩路進行分配，一路至出口 I 6接通所有燃油噴嘴(包括無空氣霧化路的燃油噴嘴 15和帶有空氣霧化路的燃油噴嘴19)的供油管，經壓力控制活門I 7流出，吹除噴嘴15、 19及管路內的剩餘燃油，並清潔噴嘴及管路，控制壓力端I 8通路的開閉信號由燃油調節系統發出；另一路至出口 II 9接通霧化空氣路，分別經壓力控制活門II 10流出，輔助燃油霧化，控制壓力端II 11通路的開閉信號由燃油調節系統發出。
如圖3所示，空氣分配器106採用的壓力控制活門12是通過液壓控制口 13的壓力大小來實現主通路開閉的裝置。當液壓控制口 13壓力低時，在彈簧力的作用下，主通路 14打開。當液壓控制口壓力升高到一定值後，控制液壓遠大於彈簧力，則活門錐面與外襯套端面線接觸密封，關閉主通路14。
如圖4所示，本發明中無高壓空氣霧化路的燃油噴嘴15主要負責燃油提供和霧化，保證燃燒的順利進行。燃油從供油管16進入旋流室17 (細節未顯示)，由噴口 18噴出進入燃燒室的噴嘴，在發動機停車時，供油路裡供入高壓空氣，對油路進行吹掃。
如圖5所示，本發明中帶有高壓空氣霧化路的燃油噴嘴19由燃油噴嘴部分20和空氣霧化路21組成，燃油噴嘴部分20結構和15相同，在發動機停車時，供油路裡也供入高壓空氣，對油路進行吹掃。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的範圍之內。
權利要求
1.一種應用於車用燃氣輪機燃油穩燃的高壓空氣路系統，所述系統包括空氣壓縮機、 空氣分離器、儲氣罐、電磁閥、空氣分配器，其特徵在於，燃氣輪機包括帶有空氣霧化路的燃油噴嘴和無空氣霧化路的燃油噴嘴，空氣壓縮機、空氣分離器、儲氣罐、電磁閥、空氣分配器通過氣體管路依次相連，空氣壓縮機由燃氣輪機的低壓燃氣渦輪轉子驅動，空氣經濾網過濾、空氣壓縮機壓縮、空氣分離器濾清及調壓後壓入儲氣罐，儲氣罐中的高壓空氣通過電磁閥進入空氣分配器，空氣分配器包括進氣管和出口 I、出口 II，高壓空氣經進氣管進入空氣分配器，出口 I 與所有燃油噴嘴的供油管連通，出口 II與空氣霧化路連通，燃汽輪機正常運行時關閉電磁閥，儲氣罐充氣貯存高壓氣體；燃氣輪機起動及停車時打開電磁閥，儲氣罐放氣為系統提供高壓氣體。
2.根據權利要求I所述的高壓空氣路系統，其特徵在於燃氣輪機起動時，高壓空氣通入所述空氣霧化路以促進燃油霧化；燃氣輪機停車時，高壓空氣通入所有燃油噴嘴的供油管以吹除燃油噴嘴及供油管內的剩餘燃油，並清潔燃油噴嘴及供油管。
3.根據權利要求I或2所述的高壓空氣路系統，其特徵在於空氣壓縮機提供的高壓空氣，其壓力範圍為彡IOMPa0
4.根據權利要求I或2所述的高壓空氣路系統，其特徵在於空氣分離器包括濾清裝置和壓力控制器，壓力控制器將儲氣罐中的壓力保持在IOMPa ISMPa之間。
5.根據權利要求I或2所述的高壓空氣路系統，其特徵在於空氣分配器還包括波紋管、安全閥、排氣孔、壓力控制活門I、控制壓力端I、壓力控制活門II、控制壓力端II，控制壓力端I、II分別用以控制壓力控制活門I、II的開閉，控制壓力端I、II的開閉信號由燃油調節系統發出，高壓空氣經波紋管調節壓力後，多餘氣體可以從排氣孔排出，若壓力仍過高，氣體可從安全閥洩出。
6.根據權利要求5所述的高壓空氣路系統，其特徵在於調節後的空氣分兩路進行分配，一路經壓力控制活門I、出口 I流入所有燃油噴嘴的供油管，以吹除燃油噴嘴及供油管內的剩餘燃油，另一路經壓力控制活門II、出口 II流入空氣霧化路，以輔助燃油霧化。
7.根據權利要求6所述的高壓空氣路系統，其特徵在於壓力控制活門I、II的結構相同，均包括液壓控制口、主通路、彈簧、活門及外襯套，液壓控制口的壓力低時，在彈簧力的作用下，主通路打開；當液壓控制口的壓力升高到一定值後，控制液壓大於彈簧力，活門錐面與外襯套端面線接觸密封，主通路關閉。
8.根據權利要求I或2所述的高壓空氣路系統，其特徵在於所有燃油噴嘴均為離心噴嘴。
9.根據上述任一項權利要求所述的高壓空氣路系統，其特徵在於對於無空氣霧化路的燃油噴嘴，燃氣輪機停車時，供油管中通入高壓空氣，對油路進行吹掃。
10.根據上述任一項權利要求所述的高壓空氣路系統，其特徵在於帶有空氣霧化路的燃油噴嘴包括燃油噴嘴部分和空氣霧化路，燃油噴嘴部分與無空氣霧化路的燃油噴嘴的結構相同，燃氣輪機停車時，高壓空氣通入燃油噴嘴部分中的供油管；燃氣輪機起動時，高壓空氣通入空氣霧化路。
全文摘要
本發明公開了一種應用於車用燃氣輪機燃油穩燃的高壓空氣路系統，包括依次連接的空氣壓縮機(102)、空氣分離器(103)、儲氣罐(104)、電磁閥(105)、空氣分配器(106)。燃氣輪機包括帶有空氣霧化路的燃油噴嘴和不帶有空氣霧化路的燃油噴嘴，空氣壓縮機(102)由低壓渦輪轉子(100)驅動。空氣經濾網(101)過濾、空氣壓縮機壓縮、空氣分離器濾清及調壓後壓入儲氣罐，燃氣輪機起動時，高壓空氣通入空氣霧化路以促進燃油霧化；燃氣輪機停車時，高壓空氣通入供油管以吹除剩餘燃油，以清潔油路。本發明的高壓空氣路系統可保證在低溫、高海拔等惡劣條件下燃氣輪機的起動性能及沙塵環境中工作的穩定性。
文檔編號F02C7/22GK102937050SQ20121039305
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者譚春青, 曹文宇, 趙洪雷, 袁怡祥, 謝鵬福, 曾德堂, 劉錫陽, 張永軍, 高慶, 陳海生 申請人:中國科學院工程熱物理研究所