用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注装置

用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置
技术领域
1.本实用新型属于燃烧领域及激光光谱应用技术领域，具体涉及一种用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置。


背景技术：

2.燃气轮机燃烧室内的燃烧包含了十分复杂的过程，涉及到多种物理和化学反应过程的耦合，并且燃烧的好坏将直接影响到发动机的性能，主要体现在燃烧效率和发动机污染物的排放这两方面，而在点火之前燃烧室内燃料与氧化剂的掺混效果是燃烧中最主要的因素。
3.平面激光诱导荧光技术(planner laser induced fluorescence，plif)作为一种非接触式光学测量技术，在测量气气掺混过程以及火焰结构中是最常用且成熟的技术之一。丙酮(acetone)，具有饱和蒸汽压高、方便加注、微毒且荧光强度高等优势，常作为示踪剂被用于气气掺混特性研究中。在实现本实用新型的过程中，发现以往的acetone-plif技术存在如下的技术缺陷：
4.(1)用于plif实验的丙酮发生器的尺寸较小，产生微量的丙酮蒸汽用于室内的实验室环境中；
5.(2)用于plif实验的丙酮蒸汽只能定量地配比固定摩尔分数的丙酮蒸汽；
6.(3)用于plif实验的液态丙酮，常采用手动加注的方式，并通过电伴热带获得丙酮蒸汽，存在一定的安全隐患，且未考虑回收问题。


技术实现要素：

7.针对上述问题，本实用新型能够提供一种用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置，以期至少部分地解决上述技术问题。
8.具体地，本实用新型提供一种用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置，包括
9.压力容器储罐，包括液态丙酮储罐、保安汽化器和混合气体储罐；其中，液态丙酮罐用于存储液态丙酮，保安汽化器用于加热蒸汽间接加热来自液态丙酮储罐的液态丙酮以产生丙酮蒸汽；混合气体储罐用于将丙酮蒸汽与载气混合，得到指定摩尔分数的混合气体并储存该混合气体，混合气体储罐具有混合气体供给口，用于与燃气轮机燃烧室相连通；
10.分气缸，用于将加热蒸汽分为两路分别对保安汽化器和混合气体储罐提供加热蒸汽进行间接式加热；
11.智能调节阀组，包括丙酮蒸汽智能调节阀组，用于丙酮蒸汽的远程控制，为混合气体罐自动供给丙酮蒸汽；设置在分气缸与保安汽化器和混合气体储罐之间的加热蒸汽智能调节阀组，用于加热蒸汽的远程控制，为保安汽化器和混合气体储罐自动供给间接加热蒸汽；载气智能调节阀组，用于载气的远程控制，为混合气体储罐自动供给载气；和设置在混合气体储罐和燃气轮机燃烧室之间的混合气体智能调节阀组，用于载气与丙酮蒸汽的混合
气体的远程控制，为燃烧室模拟燃料路自动供给混合气体；
12.丙酮智能供料泵组，设置在液态丙酮储罐和保安汽化器之间，用于控制液态丙酮注入液态丙酮储罐的供给量和控制注入至保安汽化器的流量；
13.传感器模块，设置在压力容器储罐上，用于获取压力容器储罐的温度、流量或压力信息中的一种或多种；
14.plc控制模块，用于远程控制真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置内各部分的运行，和发出、存储报警信息及其响应相应指令。
15.在其中一个实施例中，装置还包括：丙酮检测模块；
16.丙酮检测模块，包括依次连接的激光器、棱镜、高反镜、光阑、镜片组合单元、燃气轮机燃烧室；以及
17.位于燃气轮机燃烧室上方的相机。
18.在其中一个实施例中，装置还包括：汽水分离器；
19.汽水分离器设置在保安汽化器和混合气体储罐之间，用于将保安汽化器输出丙酮蒸汽中的液态成分分离，得到纯的丙酮蒸汽。
20.在其中一个实施例中，装置还包括：智能防爆模块，其中，智能防爆模块包括自闭式智能防爆模块和现场防爆智能模块；
21.自闭式智能防爆模块设置在丙酮智能供料泵组和保安汽化器之间，用于防止保安汽化器内产生的丙酮蒸汽回流；
22.现场防爆智能模块设置在压力容器储罐上，用于提供远程控制软件，根据预先设置的程序智能调节压力容器储罐的工作运行状态。
23.在其中一个实施例中，装置还包括：排污排液口和排液排污阀组；
24.排污排液口与压力容器储罐相连，用于将压力容器储罐中的废液排出回收；
25.排液排污阀组为多个，分别与排污排液口相连，排液排污阀组用于控制压力容器储罐的排液排污。
26.在其中一个实施例中，装置还包括：
27.设置在混合气体储罐与冷凝水回收口之间的智能疏水阀组，用于远程控制将加热蒸汽排出和回收蒸汽做工后形成的冷凝水。
28.在其中一个实施例中，冷凝水回收口用于将保安汽化器和混合气体储罐中的冷凝水回收。
29.在其中一个实施例中，在液态丙酮储罐的管束外侧设置有液位显示远传模块，用于提供液态丙酮储罐内液态丙酮的数据信息；
30.其中，液态丙酮的数据信息包括液位和体积分数。
31.在其中一个实施例中，装置还包括蒸汽智能调节总阀组，蒸汽智能调节总阀组用于plc控制模块远程控制，为分气缸供给加热蒸汽，并实时调节饱加热蒸汽的流量、压力和温度。
32.在其中一个实施例中，装置还包括电力模块，用于对涉及智能调节阀组和丙酮智能供料泵组进行供电。
33.基于上述技术方案，本实用新型提供的一种用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置，至少包括以下之一的有益效果：
34.(1)在本实用新型的实施例中，将液态丙酮存储在液态丙酮罐中，利用丙酮智能供料泵组将液态丙酮加注至保安汽化器中，经加热蒸汽对保安汽化器进行间接加热得到丙酮蒸汽。通过混合气体储罐将丙酮蒸汽与载气进行充分混合，可以确保混合气体储罐中各个位置得到混合均匀的摩尔分数。利用丙酮蒸汽智能调节阀组控制丙酮蒸汽进入混合气体储罐的流量，和通过载气智能调节阀组对载气流量的控制，能够实现随工况变化实时调节，解决了以往在每个实验工况下，都需要重新配比只能单次使用的固定丙酮摩尔分数的混合气的难题，大大缩减了试验流程。另外，利用水封式排液罐和多行程冷却分离器，根据丙酮废气不同的蒸汽压回收丙酮，并且所有的显示与控制都通过plc，通过智能化远程控制，真正实现试验厂房无人值守，解决了以往实验中需要手动操作而带来的安全风险问题。根据本实用新型的实施例，用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置还包括丙酮检测模块，用于丙酮混合蒸汽的检测。
35.(2)在本实用新型实施例中，根据真实燃气轮机试验工况，用载气模拟燃料路，添加丙酮作为示踪剂，在混合气体的流量≥200l/min，且预留13％的产气能力，能够满足连续试验4小时的工作条件，解决了以往在室内实验室环境下微量丙酮蒸汽难以应用到真实燃气轮机试验中的难题。
附图说明
36.图1是本实用新型实施例中用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置的示意图。
37.【附图标记说明】
38.1-液态丙酮储罐、2-保安汽化器、3-混合气体储罐、4-智能疏水阀组、5-丙酮智能供料泵组、6-自闭式智能防爆模块、7-汽水分离器、8-载气智能调节阀组、9-丙酮蒸汽智能调节阀组、10-加热蒸汽智能调节阀组、11-混合气体智能调节阀组、12-液位显示远传模块、13-现场防爆智能控制模块、14-排液排污阀组、15-分汽缸、16-加热蒸汽智能调节总阀组、17-排污排液口、18-液态丙酮加注口、19-加热蒸汽加注口、20-载气加注口、21-混合气体加注口、22-冷凝水回收口、23-激光器、24-棱镜、25-高反镜、26-光阑、27-镜片组合单元、28-燃气轮机燃烧室、29-相机
具体实施方式
39.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
40.现有技术中的丙酮-plif试验中丙酮发生器体积较小，产生较少的丙酮蒸汽量难以应用到真是燃气轮机试验中，而且目前只能得到定量配比固定的丙酮蒸汽，不能随着试验情况而改变，不符合实际应用的场景；以及产生的丙酮蒸汽不能有效回收。
41.为此，本实用新型提供了一种用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置，通过建设一整套间接加热式大流量丙酮蒸汽发生器与载气相混合的试验平台，通过调控丙酮示踪剂加注装置内各个智能调节阀组、丙酮智能供料泵组和加热蒸汽的运行，得到满足丙酮-plif测量气气掺混试验需求的气体，可以解决现有装置难易应用到真是燃气轮机试验条件下的难题。
42.图1是本实用新型一实施例中用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置的示意图。
43.如图1所示，本实用新型涉及的一种用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置，包括：压力容器储罐、智能调节阀组、丙酮智能供料泵组、智能防爆装置、汽水分离器、分气缸、传感器模块和plc控制模块。
44.根据本实用新型的实施例，压力容器储罐包括液态丙酮储罐1、保安汽化器2、混合气体储罐3。
45.液态丙酮储罐1与液态丙酮加注口18相连，液态丙酮加注口18将液态丙酮加注至液态丙酮储罐内，并存储于液态丙酮储罐1用中，该液态丙酮储罐包括主要的罐体和相应的仪表阀门。液态丙酮储罐1的管束外侧还设置有液位显示远传单元12和现场防爆智能控制模块13，其中，液位显示远传单元12用于远程传输并现场显示丙酮的液位信息和体积分数相关数据，以便进行实时分析和显示；现场防爆智能控制模块13用于提供远程控制软件，可以根据预先设置的程序智能调节液态丙酮储罐1的工作状态，使其始终处于一个理想的工作状态。
46.保安汽化器2包含主要的罐体及相应的仪表阀门和信息采集、显示、远程传输单元等，用于通过加热蒸汽间接加热来自液态丙酮储罐1的液态丙酮以产生丙酮蒸汽，采集并远程传输、显示丙酮蒸汽的温度、压力、流量等相关信息。保安汽化器2的管束外侧还设置有现场防爆智能控制模块13，用于提供远程控制软件，可以根据预先设置的程序智能调节保安汽化器2的工作状态，使其始终处于一个理想的工作状态。
47.混合气体储罐3主要包含罐体及相应的仪表阀门和信息采集、显示、远程传输单元等，用于将丙酮蒸汽与载气混合，得到指定摩尔分数的混合气体并储存该混合气体，混合气体储罐3的一端与载气加注口20相连，该载气加注口20用于向混合气体储罐3提供载气，其中，载气可以是高纯氮气，纯度大于99.99％；具有混合气体供给口21，用于与燃气轮机燃烧室28相连通，将丙酮混合蒸汽输送至燃烧室的待测区域中进行检测。在混合气体储罐3的管束外侧设置有现场防爆智能控制模块13，用于提供远程控制软件，可以根据预先设置的程序智能调节混合气体储罐3的工作状态，使其始终处于一个理想的工作状态。混合气体储罐3的内部还设置一组静态混合单元和紊流单元，将载气和丙酮蒸汽充分接触、混合均匀，使得混合气体储罐中各个位置的丙酮混合蒸汽的摩尔分数相同。
48.根据本实用新型的实施例，加热蒸汽加注口19与分汽缸15相连，用于向分汽缸15提供间接式加热的加热蒸汽。分汽缸15用于将加热蒸汽分为两路分别对保安汽化器2和混合气体储罐3提供加热蒸汽进行间接式加热，该分汽缸主要包含缸体及相应的仪表阀门等。当分汽缸15对保安汽化器2的管束外侧进行间接加热时，可以将保安汽化器3中的液态丙酮转化成丙酮蒸汽；对混合气体储罐3的管束外侧进行间接加热时，可以为混合气体储罐3内的丙酮蒸汽进行间接加热，以防止丙酮蒸汽与载气混合后出现冷凝液化的现象。
49.根据本实用新型的实施例，智能调节阀组包括：载气智能调节阀组8、丙酮蒸汽智能调节阀组9、加热蒸汽智能调节阀组10、混合气体智能调节阀组11。
50.载气智能调节阀组8主要包含比调式专用电动调节阀及配套的阀门、仪表、传感单元和管件等，用于载气的远程控制，为混合气体储罐3自动供给载气，并实时调节载气的流量和压力。
51.丙酮蒸汽智能调节阀组9主要包含比调式专用电动调节阀及配套的阀门、仪表、传感单元和管件等，用于丙酮蒸汽的远程控制，为混和气体罐3自动供给丙酮蒸汽，并实时调节丙酮蒸汽的流量、温度和压力，其设置在汽水分离器7和混合气体储罐3之间。
52.加热蒸汽智能调节阀组10设置在分气缸15与保安汽化器2和混合气体储罐3之间，主要包含比调式蒸汽电动调节阀及配套的阀门、仪表、传感单元和管件等。其用于加热蒸汽的远程控制，为保安汽化器2和混合气体储罐3自动供给间接加热蒸汽，并实时调节加热蒸汽的流量、温度和压力。
53.混合气体智能调节阀组11设置在混合气体储罐3和燃气轮机燃烧室28之间，主要包含比调式专用电动调节阀及配套的阀门、仪表、传感单元和管件等。其用于载气与丙酮蒸汽的混合气体的远程控制，为燃烧室28模拟燃料路自动供给混合气体，并实时调节混合气体的流量和压力。
54.根据本实用新型的实施例，丙酮智能供料泵组5设置在液态丙酮储罐1和保安汽化器2之间，用于控制液态丙酮注入至液态丙酮储罐1的供给量和控制注入至保安汽化器2的流量。该丙酮智能供料泵组5主要包含比调式变频供料泵、专用电动调节阀及配套的阀门、仪表、传感单元和管件等。在丙酮智能供料泵组中设置一套转换装置可以实现丙酮的快速供给和丙酮的卸载。
55.根据本实用新型的实施例，传感器模块，设置在压力容器储罐上，用于获取压力容器储罐的温度、流量或压力信息中的一种或多种；其中，压力容器储罐包括液态丙酮储罐、保安汽化器和混合气体储罐。
56.根据本实用新型的实施例，plc控制模块，用于远程控制真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置内各部分的运行，并且发出、存储报警信息及其响应相应指令。plc控制模块在本装置中的连接方式rs-485通讯连接，执行modbus协议。
57.在本实用新型的实施例中，将液态丙酮存储在液态丙酮罐中，利用丙酮智能供料泵组将液态丙酮加注至保安汽化器中，经加热蒸汽对保安汽化器进行间接加热得到丙酮蒸汽。通过混合气体储罐中内置的混合单元和紊流单元将丙酮蒸汽与载气进行充分混合，可以确保混合气体储罐中各个位置得到混合均匀的摩尔分数。利用丙酮蒸汽智能调节阀组控制丙酮蒸汽进入混合气体储罐的流量，和通过载气智能调节阀组对载气流量的控制，能够实现随工况变化实时调节，解决了以往在每个实验工况下，都需要重新配比只能单次使用的固定丙酮摩尔分数的混合气的难题，大大缩减了试验流程。另外，利用水封式排液罐和多行程冷却分离器，根据丙酮废气不同的蒸汽压回收丙酮，并且所有的显示与控制都通过plc，通过智能化远程控制，真正实现试验厂房无人值守，解决了以往实验中需要手动操作而带来的安全风险问题。根据本实用新型的实施例，用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置还包括丙酮检测模块，用于丙酮混合蒸汽的检测。
58.根据本实用新型的实施例，丙酮检测模块包括依次连接的激光器23、棱镜24、高反镜25、光阑26、镜片组合单元27、燃气轮机燃烧室28；以及位于燃气轮机燃烧室28上方的相机29。
59.激光器23为nd:yag脉冲激光器，用于能够产生激发丙酮的266nm的激发光。
60.棱镜24为pellin-broca棱镜，用于将其他波长的激光反射出去。
61.高反镜25，用于将266nm激发光反射至待测区域。
62.光阑26，用于将激光器23发射出的激发光束进行整形及滤波。
63.镜片组合单元27，用于将发射出的入射光斑扩展为具有一定高度的片状光源。
64.燃气轮机燃烧室28，用于试验中提供待测区域。
65.相机29为iccd相机：用于采集由丙酮分子发射出的荧光信号。
66.根据本实用新型的实施例，本实用新型的装置还包括汽水分离器7，其设置在保安汽化器2和混合气体储罐3之间，用于将保安汽化器2输出的丙酮蒸汽中的液态成分分离，得到较为纯的丙酮蒸汽。
67.根据本实用新型的实施例，本实用新型的装置还包括：智能防爆模块，其中，智能防爆模块包括自闭式智能防爆模块6和现场防爆智能控制模块13。
68.自闭式智能防爆模块6设置在丙酮智能供料泵组5和保安汽化器2之间，用于防止保安汽化器2内产生的丙酮蒸汽和载气的回流，而导致爆炸。如果试验运行过程中发现异常，能够自动将丙酮管路切断并报警，同时切断装置的主电源，防止丙酮分子逃逸。
69.现场防爆智能控制模块13分别设置在液态丙酮储罐1、保安汽化器2和混合气体储罐3的管束外侧，用于提供远程控制软件，根据预先设置的程序智能调节液态丙酮储罐1、保安汽化器2或混合气体储罐3的工作运行状态，以使各自始终处于一个理想的工作状态。
70.根据本实用新型的实施例，本实用新型的装置还包括：排污排液口17、排液排污阀组14和智能疏水阀组4。
71.排污排液口17与液态丙酮储罐1、保安汽化器2和混合气体储罐3相连，用于将液态丙酮储罐1、保安汽化器2和混合气体储罐3中的废液排出回收。
72.排液排污阀组14为多个，分别与排污排液口17相连，排液排污阀组14用于控制液态丙酮储罐1、保安汽化器2和混合气体储罐3的排液排污，其将排出的液体统一传输至排污排液口17中进行统一回收处理，避免污染环境，在排液的同时保证丙酮的逃逸率为0。该排液排污阀组14主要包含比调式专用电动调节阀及配套的阀门、仪表、传感单元和管件等。
73.智能疏水阀组4设置在混合气体储罐3与冷凝水回收口22之间，用于远程控制将加热蒸汽排出和回收蒸汽做工后形成的冷凝水，其中，冷凝水回收口22用于将保安汽化器2和混合气体储罐3中的冷凝水回收。该智能疏水阀组4主要包含电动钟形浮子疏水阀及配套的阀门、仪表、传感单元和管件等。
74.根据本实用新型的实施例，本装置还包括电力单元，用于对本装置进行供电，例如涉及的智能调节阀组、压力容器储罐、丙酮智能供料泵组、智能防爆装置、液位显示远传模块、plc控制模块等。
75.根据本实用新型的实施例，压力容器储罐、智能调节阀组、智能调节泵组、智能防爆装置、汽水分离器、分气缸、传感器装置和plc控制模块的安装位置可以根据试验厂房的测试区域的实际情况进行安装选择，但是各部分之间的连接关系不能随意发生改变。
76.下面结合图1中的装置对本实用新型具体的实施方法进行详细的说明。
77.根据本实用新型的实施例，将液态丙酮罐1、保安汽化器2和混合气体储罐3依次安装在燃气轮机燃烧室28附近，并利用plc控制模块进行检杳。
78.具体地，将液态丙酮罐1、保安汽化器2和混合气体储罐3按照图1中位置依次安装在燃气轮机燃烧室28附近，并在设备之间留好安全距离，将液态丙酮罐1、保安汽化器2和混合气体储罐3的智能调节阀组、管件、保温材料和通讯传感单元等安装在其上。然后，在中控
室中利用plc控制模块进行远程控制，并对装置内各个部分进行检查，如观察液态丙酮储罐1中液态丙酮液位量和液态丙酮储罐的温度和压力显示；观察保安汽化器2的温度和压力显示；观察混合气体储罐3的温度和压力显示，再对装置内各个智能调节阀组的流量输入控制和实时反馈进行检查。最后，在较小气体流量的条件下检查各个管件连接处是否有漏气漏液现象，待全部检查完成后将所有智能调节阀门、智能供料泵组关闭。
79.根据本实用新型的实施例，利用plc控制模块启动丙酮智能供料泵组，将液态丙酮加注至液态丙酮储罐中，控制液态丙酮储罐中液态丙酮的数据信息和丙酮智能供料泵组的流量。
80.具体地，将液态丙酮储罐1与液态丙酮加注口18和液态丙酮智能供料泵组5相连。利用plc控制模块启动丙酮智能供料泵组5，将准备的液态丙酮加注进入液态丙酮储罐1中，并随时关注液态丙酮储罐1的液位显示，待液态丙酮加入至30l左右能够满足连续试验十小时以上，待液态丙酮加注完成后将液态丙酮加注口18与丙酮智能供料泵组5断开，并通过plc控制模块控制调节阀的切断。在此操作期间，随时关注液态丙酮储罐1的温度、压力以及丙酮智能供料泵组5的流量。
81.根据本实用新型的实施例，通过plc控制模块将分气缸15中加热蒸汽分为两路，分别为保安汽化器2和混合气体储罐3进行间接加热，将输送至保安汽化器2中的液态丙酮转化为丙酮蒸汽，和为输送至混合气体储罐3中丙酮蒸汽间接加热。
82.具体地，将加热蒸汽加注口19与分气缸15相连，将加热的饱和蒸汽加注至分气缸中，通过加热蒸汽智能调节阀组10将加热的饱和蒸汽通入到保安汽化器2的管束外侧，为保安汽化器2内的液态丙酮进行间接加热得到丙酮蒸汽。在此操作期间，随时关注分气缸15中加热的饱和蒸汽压力、温度和流量，确保符合条件的饱和蒸汽能够使保安汽化器2内的液态丙酮完全汽化，形成丙酮蒸汽。同时，还需随时关注液态丙酮储罐1内液态丙酮的液位量、温度、压力以及丙酮智能供料泵组5的流量，防止液态丙酮储罐1的液位过低、流量不足导致后续混合后的丙酮混合蒸汽的摩尔分数偏小；以及随时关注保安汽化器2的压力和温度，防止压力过高出现安全事故。
83.根据本实用新型的实施例，输送至混合气体储罐3中丙酮蒸汽与经载气加注口20注入至混合气体储罐3中的载气相混合，经混合气体供给口21注入到燃气轮机燃烧室28喷嘴中，在燃烧室的测试区中测试丙酮混合蒸汽。
84.根据本实用新型的实施例，利用传感器模块获取液态丙酮罐1、保安汽化器2和混合气体储罐3中实时的液位量、温度、流量和压力，plc控制模块根据传感器模块获取的实时信息发出报警信息和指令，并存储报警信息和指令。
85.具体地，在保安汽化器2中形成的丙酮蒸汽，经汽水分离器7处理后能够将丙酮蒸汽中混有的液态分子分离，如液态丙酮，得到纯度更高的丙酮蒸汽。接着，打开丙酮蒸汽智能调节阀组9，将汽水分离器7处理后的丙酮蒸汽注入至混合气体储罐3中，同时打开由载气加注口20连接到混合气体储罐3的载气智能调节阀组8，将载气注入至混合气体储罐3中。然后，利用plc控制模块将丙酮智能供料泵组5和加热蒸汽智能调节阀组10的流量固定，打开由分气缸15分出的另一路与混合气体储罐3管束外侧相连的加热蒸汽智能调节阀组10，分气缸15中一部分的加热蒸汽通入到混合气体储罐3的管束外侧，为混合气体储罐3内的丙酮蒸汽进行间接加热，防止其与载气混合后出现冷凝液化现象。
86.在操作期间随时关注加热蒸汽的压力、温度和流量，确保符合条件的加热蒸汽能够使得混合气体储罐3中的丙酮混合蒸汽不会发生冷凝液化；随时关注液态丙酮储罐1的液位量、温度、压力以及丙酮智能供料泵组5的流量，防止液态丙酮储罐1的液位过低、流量不足导致后续的摩尔分数偏小；随时关注保安汽化器2的压力和温度，防止保安汽化器管束温度降低而出现冷凝液化现象；随时关注混合气体储罐3的压力、温度和稳定性，防止温度降低而出现丙酮混合蒸汽冷凝液化现象及混合不均匀；以及随时关注载气流量，防止流量升高导致生成的混合气摩尔分数偏低。
87.根据本实用新型的实施例，利用plc控制模块根据传感器模块获取的信息发布报警和指令，包括以下至少一种情况：
88.在实时液位量低于预设液位量的情况下，其中，预设液位量为液态丙酮储罐体积的10％。当液态丙酮的液位量呈下降趋势，且实时液位量低于预设液位量的情况下，plc控制模块发出添加液态丙酮的指令，然后液态丙酮加注口开始向液态丙酮储罐注入新的液态丙酮。
89.在实时温度低于预设温度的情况下，其中，预设温度为180℃。当加热蒸汽实时温度呈下降趋势，且加热蒸汽实时流量低于预设流量的情况下，plc控制模块发出增大加热蒸汽流量指令，以加热蒸汽的温度，可以使液态丙酮转化呈丙酮蒸汽，以及丙酮蒸汽与载气混合后不会被冷凝液化。
90.在加热蒸汽实时压力高于预设压力的情况下，其中，加热蒸汽预设压力为2mpa。当加热蒸汽实时压力呈上升趋势，且加热蒸汽实时温度高于预设温度的情况下，plc控制模块发出降低加热蒸汽流量指令，以防止保安汽化器和混合气体储罐超负荷运行。
91.丙酮混合蒸汽实时摩尔分数低于预设摩尔分数的情况下。具体地，当丙酮混合蒸汽实时摩尔分数呈下降趋势，且加热蒸汽实时温度低于预设温度的180℃情况下，plc控制模块发出增大加热蒸汽流量指令，以使液态丙酮充分转化为丙酮蒸汽，以维持所需摩尔分数的丙酮混合蒸汽。
92.另外，当液态丙酮储罐中的液位量超过预设值时，plc控制模块会发出减少液态丙酮注入的指令；当压力容器储罐的温度和压力超过其自身材料所能承受的温度和压力之后，plc控制模块也会发出减少加热蒸汽流量的指令。
93.根据本实用新型的实施例，用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注方法，在燃烧室的测试区中测试丙酮混合蒸汽包括：打开激光器23输出激光束，依次通过棱镜24、高反镜25、光阑26和镜片组合单元27将输出的激光束整形成片状光源，垂直入射到燃气轮机燃烧室28内的待测区域中；在相机29镜头前方加装滤光片，并将相机29放置在燃气轮机燃烧室28待测区域垂直的方向上，设置相机参数，对待测区域进行拍照。
94.以试验工况需要10％摩尔分数的丙酮混合蒸汽为例，对本实施新型中的装置用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注方法做更进一步地的解释说明。但是需要说明的是，本实用新型的实施例只是为了举例说明，但不应对本实施新型进行限制。
95.首先，利用plc控制模块控制丙酮智能供料泵组5使液态丙酮储罐1供给保安汽化器2的液体丙酮流量为0.05l/min，与此同时将加热蒸汽加注口19与加热蒸汽智能调节总阀组16连接好，plc控制模块控制加热蒸汽智能调节总阀组16输出压力为1.0mpa、温度180℃的加热蒸汽，经分气缸15以及加热蒸汽智能调节阀组10将加热蒸汽通入到保安汽化器2的
管束外侧，为保安汽化器2内的液态丙酮进行间接加热得到丙酮蒸汽。
96.接着，通过plc控制模块控制丙酮蒸汽智能调节阀组9使保安汽化器内的丙酮蒸汽，由汽水分离器7处理后供给混合气体储罐3的丙酮蒸汽流量为16.45l/min。然后，通过plc控制模块控制载气智能调节阀组8，使载气加注口20供给混合气体储罐3的载气流量为148.05l/min。最后，通过plc控制模块启动混合气体储罐3内的一组内置静态混合单元和一组紊流单元，使得进入混合气体储罐3的载气和丙酮蒸汽充分接触、均匀混合，保证混合气体储罐内每个空间位置的混合气摩尔分数都一致。
97.其次，固定丙酮智能供料泵组5、加热蒸汽智能调节总阀组16、加热蒸汽智能调节阀组10、丙酮蒸汽智能调节阀组9和载气智能调节阀组8的流量，通过plc控制模块打开混合气体智能调节阀组11，控制丙酮混合蒸汽的气体流量为164.50l/min，输出压力为1.1mpa通入到燃气轮机燃烧室的喷嘴中，在测试区得到10％摩尔分数的丙酮混合蒸汽。
98.其次，打开nd:yag激光器23，四倍频输出试验所需的266nm激发光，并通过pellin-broca棱镜24、高反镜25、光阑26和镜片组合单元27将出射的激光束整形成具有一定高度的片状光源，并垂直入射到燃气轮机燃烧室的待测区域28。然后，将iccd相机29放置在另一与待测区域28垂直的方向上，在相机镜头前加装滤光片，以滤除非荧光信号的杂散光，设置iccd相机29的门宽、图像增强器的增益、延迟时间和拍摄图片的数量。在操作期间随时关注激光器23的能量，以及光路系统中镜片是否偏移，激光片是否聚焦到测试区域28的中心。同时，随时关注iccd相机29的增益防止过大损坏相机，以及随时关注测试区域28的图像是否最清晰的聚焦在iccd相机29上。
99.待试验结束后打开排液排污阀组14，通过plc控制模块对其进行控制为液态丙酮储罐1、保安汽化器2和混合气体储罐3回收废液废气丙酮到丙酮回收的排污排液口17中，排出的液体统一回收处理，避免影响环境，并在排液的同时保证丙酮的逃逸率为0。同时，通过plc控制模块对智能疏水阀组4进行控制，将保安汽化器2和混合气体储罐3中的加热蒸汽经冷凝后流入到冷凝水回收口22中，也可自动加入补水箱中进行试验中循环再利用。
100.在本实用新型的实施例中，根据真实燃气轮机试验工况，以氮气作为载气模拟燃料路，添加丙酮作为示踪剂，在丙酮混合蒸汽的气体流量≥200l/min，且预留13％的产气能力的情况下，能够满足连续试验4小时，解决了以往在室内实验室环境下微量丙酮蒸汽难以应用到真实燃气轮机试验中的难题。
101.以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置，其特征在于，包括：压力容器储罐，包括液态丙酮储罐、保安汽化器和混合气体储罐；其中，所述液态丙酮罐用于存储液态丙酮，所述保安汽化器用于加热蒸汽间接加热来自液态丙酮储罐的液态丙酮以产生丙酮蒸汽；所述混合气体储罐用于将丙酮蒸汽与载气混合，得到指定摩尔分数的混合气体并储存该混合气体，所述混合气体储罐具有混合气体供给口，用于与燃气轮机燃烧室相连通；分气缸，用于将加热蒸汽分为两路分别对所述保安汽化器和混合气体储罐提供加热蒸汽进行间接式加热；智能调节阀组，包括丙酮蒸汽智能调节阀组，用于丙酮蒸汽的远程控制，为所述混合气体罐自动供给丙酮蒸汽；设置在所述分气缸与所述保安汽化器和所述混合气体储罐之间的加热蒸汽智能调节阀组，用于加热蒸汽的远程控制，为所述保安汽化器和所述混合气体储罐自动供给间接加热蒸汽；载气智能调节阀组，用于载气的远程控制，为所述混合气体储罐自动供给载气；和设置在所述混合气体储罐和所述燃气轮机燃烧室之间的混合气体智能调节阀组，用于载气与丙酮蒸汽的混合气体的远程控制，为燃烧室模拟燃料路自动供给所述混合气体；丙酮智能供料泵组，设置在所述液态丙酮储罐和所述保安汽化器之间，用于控制液态丙酮注入所述液态丙酮储罐的供给量和控制注入至所述保安汽化器的流量；传感器模块，设置在所述压力容器储罐上，用于获取所述压力容器储罐的温度、流量或压力信息中的一种或多种；plc控制模块，用于远程控制所述真实燃气轮机plif试验中丙酮示踪剂的加注装置内各部分的运行，和发出、存储报警信息及其响应相应指令。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：丙酮检测模块；所述丙酮检测模块，包括依次连接的激光器、棱镜、高反镜、光阑、镜片组合单元、燃气轮机燃烧室；以及位于所述燃气轮机燃烧室上方的相机。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：汽水分离器；所述汽水分离器设置在所述保安汽化器和所述混合气体储罐之间，用于将所述保安汽化器输出丙酮蒸汽中的液态成分分离，得到纯的丙酮蒸汽。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：排污排液口和排液排污阀组；所述排污排液口与所述压力容器储罐相连，用于将所述压力容器储罐中的废液排出回收；所述排液排污阀组为多个，分别与所述排污排液口相连，所述排液排污阀组用于控制所述压力容器储罐的排液排污。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：设置在所述混合气体储罐与冷凝水回收口之间的智能疏水阀组，用于远程控制将加热蒸汽排出和回收蒸汽做工后形成的冷凝水。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述冷凝水回收口用于将保安汽化器和所述混合气体储罐中的冷凝水回收。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述液态丙酮储罐的管束外侧设置有液
位显示远传模块，用于提供所述液态丙酮储罐内液态丙酮的数据信息；其中，所述液态丙酮的数据信息包括液位和体积分数。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括蒸汽智能调节总阀组，所述蒸汽智能调节总阀组用于plc控制模块远程控制，为所述分气缸供给加热蒸汽，并实时调节加热蒸汽的流量、压力和温度。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括电力模块，用于对涉及所述智能调节阀组和丙酮智能供料泵组进行供电。

技术总结
本实用新型提供了一种用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注装置，该装置包括：压力容器储罐、分气缸、智能调节阀组、丙酮智能供料泵组、传感器模块和PLC控制模块。智能调节阀组用于调节加热蒸汽的流量、丙酮蒸汽的流量、载气的流量、混合气的流量、冷凝水的流量以及排液排污的流量。通过远程控制加热蒸汽的总流量并将其分为两路，分别为保安汽化器和混合气体储罐进行间接式加热；通过控制丙酮蒸汽的流量将保安汽化器产生的丙酮蒸汽输送到混合气体储罐中；再通过控制载气的流量将载气输送到混合气体储罐中进行均匀混合；最后通过控制混合气的流量为燃烧室输送试验所需的混合气，以上所有实时流量信息通过PLC控制模块进行控制显示。行控制显示。行控制显示。


技术研发人员：李帅瑶 刘艳 邵卫卫 徐祥
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2023/8/13