连续弧等离子点火器结构优化研究

作者：宋少雷; 李雅军; 王玥; 郑洪涛

来源：热能动力工程, 2020, 35(10): 43-50.

DOI：10.16146/j.cnki.rndlgc.2020.10.007

• 连续弧
• 等离子体
• 点火器
• 诱导涡
• 燃气轮机

为解决燃气轮机在启动点火时,等离子点火器附近的高速横风将等离子电弧吹倒,无法点燃主燃料的问题,对等离子点火器的阳极结构进行改进设计:在等离子点火器阳极顶端迎风侧开设斜气孔,优化斜气孔的结构形式和布置方式,采用数值模拟的方法对等离子点火器各种结构下的流场进行分析,得到可控电弧刚性最好、有效点火长度最长的点火器结构。最优结构是在等离子点火器阳极顶端迎风侧开设两层斜气环,斜气环的宽度为2 mm、径向夹角为30°、圆周角为45°。计算结果表明:斜气孔会在等离子点火器前端形成诱导涡,该诱导涡能诱导等离子弧主动向上游偏转,迎击横向来流。为验证改造后的点火器性能,进行了大气环境试验。试验结果表明:采用斜气孔结构的点火器提高了等离子弧刚性,增长了有效等离子弧长度,提高了点火的可靠性。为进一步验证结构改进的有效性,将该型等离子点火器装载在某型燃气轮机上进行整机试车试验,点火延迟时间仅为1.6 s,极大地保证了点火的可靠性。

• 单位
  哈尔滨工程大学; 中国船舶重工集团公司第七〇三研究所