(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210985506.7 (22)申请日 2022.08.17 (71)申请人 中国科学院工程热物理研究所 地址 100190 北京市海淀区北四环西路1 1 号 (72)发明人 李帅瑶　刘艳　邵卫卫　徐祥　 (74)专利代理 机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 专利代理师 张博 (51)Int.Cl. G01M 15/14(2006.01) G01M 15/02(2006.01) G01N 21/64(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂 的加注装置及方法 (57)摘要 本公开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及方法， 其中该装 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。 权利要求书3页 说明书10页 附图1页 CN 115307922 A 2022.11.08 CN 115307922 A 1.一种用于真实燃气轮机PL IF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 储罐用于存储液态丙酮； 所述保安汽化器用于通过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所述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， 为所述混和气 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 丙酮注入至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； 和 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， 并且发出、 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 ‑2中任一项所述的装置， 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 化器输出的丙酮蒸汽中的液态成分 分离。 4.根据权利要求1 ‑3中任一项所述的装置， 其特征在于， 所述装置还包括： 智能防爆模 块， 其中， 所述智能防爆模块包括自闭式智能防爆模块和现场防爆智能控制模块； 所述自闭式智能防爆模块设置在所述丙酮智能供料泵组和所述保安汽化器之间， 用于 防止所述保安汽化器内产生的丙酮蒸汽回流； 所述现场防爆智能控制模块设置在所述压力容器储罐上， 用于提供远程控制软件， 根 据预先设置的程序智能调节所述压力容器储罐的工作运行状态。 5.根据权利要求1 ‑4中任一项所述的装置， 其特征在于， 还包括： 排污排液口、 排液排污 阀组和智能疏 水阀组； 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 阀组用于控制权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115307922 A 2所述压力容器储罐的排液排污； 和 设置在所述混合气体储罐与冷凝水回收口之间的所述智能疏水阀组， 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， 其中， 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。 6.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。 7.一种用于真实燃气轮机PLIF试验中丙酮示踪剂的加注方法， 其特征在于， 包括采用 权利要求1 ‑6中任一项所述的装置； 将液态丙酮罐、 保安汽化器和混合气体储罐依次安装在燃气轮机燃烧室附近， 并利用 PLC控制模块进行检查； 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， 控制所 述液态丙酮储罐中液态丙酮的数据信息和所述丙酮智能供 料泵组的流 量； 通过PLC控制模块将分气缸中加热蒸汽分为两路， 分别为保安汽化器和混合气体储罐 进行间接加热， 将输送至所述保安汽化器中的液态丙酮转化为丙酮蒸汽， 和 为输送至所述 混合气体储罐中丙酮蒸汽间接加热； 输送至所述混合气体储罐中丙酮蒸汽与经载气加注口注入至所述混合气体储罐中的 载气相混合， 经所述混合气体供给口注入到燃气轮机燃烧室喷嘴中， 在燃烧室的测试区中 测试丙酮混合蒸汽； 以及 利用传感器模块获取所述液态丙酮罐、 保安汽化器和混合气体储罐中实时的液位量、 温度、 流量和压力， 所述PLC控制模块根据所述传感器模块 获取的实时信息发出报警信息和 指令， 并存 储所述报警信息和指令 。 8.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述在燃烧室的测试区中测试丙酮混合蒸 汽包括： 打开激光器输出激光束， 依次通过棱镜、 高反镜、 光阑和镜片组合单元将输出的所述激 光束整形成片状光源， 垂直入射到 燃气轮机 燃烧室内的待测区域中； 在相机镜头前方加装滤光片， 并将所述相机放置在所述待测区域垂直的方向上， 设置 相机参数， 对所述待测区域进行拍照。 9.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述PLC控制模块根据所述传感器模块获 取的信息发布报警， 包括以下至少一种情况： 在所述实时液位量低于所述预设液位量的情况下， 其中， 所述预设液位量为所述液态 丙酮储罐体积的10％； 在所述加热蒸汽实时温度低于所述预设温度的情况下， 其中， 所述加热蒸汽预设温度 为180℃； 在所述加热蒸汽实时压力 高于所述预设压力的情况下， 其中， 所述加热蒸汽预设压力 为2MPa； 以及 所述丙酮混合蒸汽实时摩尔分数低于预设摩尔分数的情况 下。 10.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述PLC控制模块根据 所述传感器模块获 取的信息发出指令， 包括：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115307922 A 3