柴油机可控机械复合涡轮系统总能效率优化研究

针对重型柴油机余热和余压能回收利用,提出了一种可控机械复合涡轮系统。该系统采用废气旁通阀和无级变速器,根据发动机运行工况动态调节增压涡轮和动力涡轮的运行状态,以获得最大的总能效率。在基于GT-SUITE的发动机及整车仿真平台上,从设计域层面研究了动力涡轮通流面积与传动速比对柴油机总能效率的影响规律,提出了增压涡轮、动力涡轮与发动机的匹配策略;针对发动机在驾驶循环下的全工况运行特征,从控制域层面研究了无级变速器传动速比和动力涡轮旁通阀开度对动力涡轮运行效率及系统总能效率的调节规律;根据所提出的无级变速器和旁通阀的控制策略,对总能效率改进效果进行了评估。研究结果表明:增压涡轮与动力涡轮的匹配关系对总能效率的提升效果有显著影响。标定工况下总能效率提高了4.3%,FTP75市郊驾驶循环工况下节油率为1.28%。     

利用动力涡轮回收利用汽车柴油机的排气余热

对在车用增压柴油机增压涡轮后串联动力涡轮以回收利用柴油机排气余热进行了数值仿真研究。计算分析了动力涡轮直径大小对余热回收的影响,以及动力涡轮对柴油机本身性能和增压涡轮的影响。结果表明,动力涡轮的大小对增压柴油机系统影响较大,动力涡轮的选型应使动力涡轮在最大效率点运行时,柴油机和动力涡轮总输出功率最大;动力涡轮转速随动力涡轮直径的增大而降低,选用较大的动力涡轮有利于为其匹配传动装置。串联耦合动力涡轮之后,在柴油机高速时可提高系统总输出功率,降低有效燃油消耗率(BSFC),但在柴油机低速时会使系统性能恶化。建议使用低速旁通装置来限定动力涡轮仅在柴油机的高速区投入运行,以避免低速时柴油机和增压涡轮性能下降,高速时回收利用柴油机排气余热,达到节能的目的。     

绝热涡轮复合发动机用动力涡轮结构设计和改进

通过试验和结构改进,研制成功了转子采用滚动轴承和浮动轴承共同支承的动力涡轮,它在工作范围内的任何转速下均运行平稳,且组成绝热涡轮复合发动机后,在配机调试时达到了安全运行的目标。     

船用燃气轮机动力涡轮可调导叶级的流场结构

基于耦合求解可压缩Favre平均Navier-Stokes方程及Menter的Baseline（BSL）双方程湍流模型．本文对一个考虑可调导叶设计的船用燃气轮机变几何动力涡轮进行了全流场的三维粘性数值模拟。计算结果表明,采用可调导叶技术,涡轮各级热力反动度发生了明显变化;可调导叶级的流动特性变化更显著影响变几何动力涡轮的气动性能;选取具有良好冲角适应性和跨音速性能的可调导叶是船用燃气轮机变几何动力涡轮气动设计的一个关键技术。由此,根据数值计算结果．重点分析可调导叶级的气动特性及其流场结构。     

VTC254—结构紧凑的4系列新涡轮增压器

勃朗·保弗利公司的4系列涡轮增压器新增加了VTC254型,该型用于较低功率范围的柴油机。4系列的特点是在连续运行下具有较高效率,其压比高达4.0。新增加的涡轮增压器装有内置轴承,并采用轴向涡轮进口。该型涡轮增压器主要是为装一台增压器、功率范围为1,000～2,000千瓦的柴油机而设计的。本文叙述这种增压器的设计及其部件的研制。其压气机和涡轮沿用了较大型的成功的VTR4系列型的又适用于VTC的结构型式,仅是轴承需要专门研制。样机试验证明,新的涡轮增压器在效率、动力性能和噪音等方面能够满足柴油机的需要。     

船用燃气轮机变几何动力涡轮大攻角流动特性的三维数值模拟

采用三维数值模拟技术,研究了可调导叶转动导致变几何动力涡轮气动性能变化的流场机理。结果表明,在较小的转角范围内,采用大转折角设计的可调导叶使涡轮处于大攻角运行。在大正攻角或大负攻角下可调导叶级动叶栅流道内的三维分离流场结构及其产生机理有很大差异,而且大正攻角造成的吸力面分离流动更使整个涡轮的效率显著地下降。通过系统的机理分析,提出可调导叶宜采用较小转折角的后部加载叶型,而变几何动力涡轮可调导叶级动叶栅要采用较大负冲角的气动设计原则。     

动力涡轮盘榫槽拉刀设计

介绍了加工动力涡轮盘榫槽拉刀的设计、制造和修磨，解决了榫槽拉刀的结构问题，为涡轮盘榫槽的拉削提供了刀具。     

6.5MW燃气轮机的低压涡轮

正据《Gas Turbine World》2014~2015年年手册报道,单轴MGT6100燃气轮机具有直接连接到后部的转子部分的不冷却的2级轴流低压涡轮部分。功率输出轴从发动机前端伸出。双轴MGT6200燃气轮机具有在气动力学上被连接到燃气发生器的2极轴流自由动力涡轮。该动力涡轮针对双轴可变速运行被优化。它在45%~105%设计速度的整个宽广的速度范围内运行,最大转速     

PGT25 +两级高速动力涡轮检修维护技术

PGT25+动力涡轮在管道运输行业应用广泛，主要作为离心压缩机的原动机。目前动力涡轮运行50 000 h后需返回外方工厂开展大修。描述PGT25 +两级高速动力涡轮国内现场检修工作，对此型号动力涡 轮的工厂大修内容与方法进行了调查，主要包括机匣、护环、涡轮盘、一、二级喷嘴、一、二级动叶、轴及相关轴 承的检修技术以及现场检修更换技术和日常维护检查重点，对指导此型动力涡轮运行与检修以及国产化维 修进程具有一定的指导意义。     

船舶柴油机余热回收联合机组开发与试验研究

船舶柴油机余热回收是现代高效节能船舶发展的趋势。本文回顾了国内外船舶柴油机余热利用的研究现状。针对国内某型号船舶柴油机设计一套余热回收的联合发电机组样机,包括汽轮机和动力涡轮以及双轴伸发电机,整体布置在一个撬装式机架上。针对该试验样机搭建整个试验系统,包括热源、冷源、电气、负载以及其他辅助系统等。对联合机组进行多种工况试验研究。大负载试验中先后实现了汽轮机的加载、动力涡轮的啮合、载荷分配、联合加载、联合减载、动力涡轮退出停机、汽轮机减载、汽轮机停机等全部运行过程。试验充分模拟了余热回收系统配合船舶柴油机运行时的各种可能的工况。试验表明所设计的联合机组运行正常,各种控制策略和操作规程适当,控制系统完全满足预设的各种工况条件,可以为后续工程样机优化提供借鉴。     

燃气轮机性能对联合循环电站经济性的影响

利用Thermoflex软件模拟了具有不同燃气初温和压比的燃气轮机,并用模拟的燃气轮机设计联合循环电站.采用燃气轮机维护费用因子对选用不同燃气轮机电站的经济性进行计算,并对天然气价格提高的情况也进行了讨论.目的是分析燃气轮机燃气初温提高引起的成本和维护费用增加对电站经济性的影响.分析结果表明：采用更高初温的燃气轮机的联合循环电站并不一定具有更高的经济性.所得结果可作为联合循环电站燃气轮机选型的参考.图9表3参4     

航改燃气轮机的湿空气透平循环改型方案研究

航改燃气轮机具有压比高、效率高、可靠性高和结构紧凑等特点,它将航空发动机先进技术有效地应用于工业领域。以某型三轴航改燃气轮机为研究对象,对其不同的HAT循环改型方案进行了研究。建立了一种基于饱和曲线和工作线的饱和器模型,该模型避免使用难以准确获得的传热传质系数,利用饱和器实验数据对该模型进行了验证,结果表明:建立的饱和器模型具有较高的准确性,其中出口空气温度最大误差小于0.8%,出口湿度最大误差小于1.9%。此外,设计并仿真了3种不同结构形式的HAT循环方案,仿真结果表明:原始的压气机和透平特性不适合于改型后的HAT循环,它限制了HAT循环的效率和燃气轮机的输出功率(简称出功)。针对这一问题,提出了改进透平特性方案,该方案有效地解决了水蒸气的加入带来部件不匹配问题。在此基础上分析了3个HAT方案设计点的性能,结果表明方案2即在简单循环基础上加入了饱和器、经济器、回热器和中冷器是最佳的改型方案。     

航空改型燃气轮机控制系统的设计

从工业和船用燃气轮机控制系统特点出发,研究了航空改型机组控制系统的设计特点,分析了改型机组利用航空原型机控制技术的可能性及必须采取的技术改进措施。通过几个实例,分别对由涡喷、涡桨和涡扇等不同类型航空发动机改型的燃气轮机控制系统的设计要求、特点和方法作了较详细的讨论,对于控制系统设计中的一些主要问题作了归纳,指出了技术发展的趋势。     

微型燃气轮机技术

高效微型燃气轮机发电机组可用于航空、航天等领域,还可用于分布式发电、军用车辆辅助动力装置、车用混合动力装置等,因此研究这种动力装置有重要的实用意义。首先介绍了微型燃气轮机的发展过程,简要说明了过去40年内微型燃气轮机在结构上发生的变化,随后给出了组成微燃气轮机的关键部件在设计过程中应注意一些问题。最后回顾了国内一些研究单位在这一领域所进行的研究工作,并指出今后的努力方向和工作重点。     

状态监测与诊断用燃气轮机热力模型的构造方法

提出了以机组实测验收数据为估算依据,在没有详细设计参数的情况下进行机组变工况计算的建模方法,较好地解决型号平均特性与特定机组特性之间的差异问题。采用本方法对某电站单轴燃气轮机变工况性能进行了估算,计算结果与发表数据有较好的吻合,证明了该方法的有效性,可以用于燃气轮机状态监测与诊断。     

压气机级间喷水燃气轮机的实验研究

文中给出了在SIA－02燃机上进行压气机级间喷水的实验方案，并给出按等功率及等涡轮出口温度运行条件下，发动机各主要性能参数在不同工况下随喷水量的变化规律。依据实验，总结出压气机级间喷水对燃机性能影响的结论。     

Research on a power quality monitoring technique for individual wind turbines

The extensive deployment of megawatt-scale wind turbines is bringing more challenges to the safety and stability of electric grid than ever before. This is not only because of the unstable wind over time but the increased risk of power quality pollution by defective wind turbines particularly when the turbines today are still experiencing various reliability issues. To prevent the power quality pollution by defective turbines, a new power quality monitoring technique dedicated for individual wind turbines is developed in this paper, so that the quality of the power generated by an individual turbine can be monitored by the wind turbine condition monitoring system. Through simulated and physical experiments on a specially designed test rig, some encouraging results have been achieved. It has been shown that the proposed technique is not only valid for monitoring the power quality of an individual wind turbine, but helpful in detecting the mechanical and electrical faults occurring in the wind turbines.     

Off-Design Performance of 9F Gas Turbine Based on gPROMs and BP Neural Network Model

Gas turbines are increasingly and widely used,whose research and production reflect a country’s industrial capacity and level.Due to the changeable working environment,gas turbines usually work under the condition of simultaneous changes of ambient temperature,load and fuel.However,the current researches mainly focus on the change in single condition,and do not fully consider the simultaneous change in different conditions.On the basis of single condition,this paper further studies the dual off-design performance of gas turbines under three conditions:temperature-load,fuel-load and fuel-temperature.Firstly,the whole machine model of a gas turbine is established,in which the compressor model has the greatest impact on the performance of gas turbines.Therefore,this paper obtains a more accurate compressor model by combining the engineering modeling advantages of gPROMs and the powerful mathematical calculation ability of MATLAB neural network.Then,according to the established gas turbine model,the dual off-design performance is studied,which is mainly based on the parameter of output and efficiency.The result shows that the efficiency and power output of gas turbines will decrease with the increase of ambient temperature.With the decrease of fuel calorific value,power output and efficiency will increase.As the load decreases,the efficiency of the gas turbines will decrease,and these changes are consistent with the single off-design performance.However,when the fuel and temperature change simultaneously,only adjusting the IGV angle cannot avoid the surge when the temperature is above 30°C.At this time,it is necessary to adjust the extraction rate in order to ensure the safe and stable operation of gas turbines.Therefore,the research on dual off-design performance of gas turbines has an important significance for the peak shaving operation of gas turbines.     

简单循环燃气轮机系统建模及其变工况性能分析

以PG6541B燃气轮机为研究对象，充分利用已公开的燃气轮机数据，探讨了简单循环燃气轮机设计工况和变工况下建模的方法。用半经验公式，对冷却空气量的分配进行了计算。利用基元叶栅法，计算得到了压气机的通用特性曲线。分析了燃烧室喷水对燃气轮机性能的影响。图7表2参9     

Effects of Various Geometric Features on the Performance of a 7:1 Pressure Ratio Deeply Scalloped and Split Radial Turbine in a Gas Turbine Engine

A 2 MW gas turbine engine has been developed for the distributed power market.This engine features a 7:1 pressure ratio radial inflow turbine.In this paper,influences of various geometry features are investigated including turbine tip and backface clearances.In addition to the clearances,the effects of the inducer deep scallop and exducer rounded trailing edge are investigated.Finally,geometric features associated with a split rotor(separate inducer and exducer)are studied.These geometry features are investigated numerically using CFD.Part of the numerical results is also compared to experimental data acquired during engine test to validate the CFD results.