某工业型燃气轮机水清洗后滑油乳化分析

某工业型燃气轮机水清洗后,检查发现滑油乳化,从滑油系统原理出发,发现低压压气机至滑油系统 的管路未拆除,使得清洗溶液流人油气分离箱,造成水溶液与滑油混合,出现滑油乳化现象。针对该事项,对 燃气轮机水清洗运行规范进行升级优化并提出注意事项,为后续机组运行及燃气轮机水清洗提供借鉴。     

燃气轮机下部传动箱试验台研制及应用

下部传动箱是燃气轮机的关键部件之一,起到传递扭矩、驱动燃/滑油泵的重要作用。为解决其机械 效率测试难、耐久性试验成本高的现状,研制出能模拟下部传动箱在燃气轮机上实际运行状态的试验台。该 试验台主要包括机械结构、润滑系统、负载系统和测控系统。总体设计方案采用了相似的安装方式,并用有 限元软件对底架进行模态分析,采用电涡流测功器作为加、卸负载设备,并使用LabView和PLC编制测控系 统软件。应用该试验台可进行下部传动箱机械效率分析,以及实时获取转速、功率、扭矩、振动等参数。该试 验台长周期无故障的应用,进一步证明研制的试验台可满足下部传动箱耐久性试验要求。     

基于振动和声发射的滚动轴承故障诊断技术

针对舰船燃气轮机动力涡轮转子系统中滚动轴承故障频发的问题,搭建了滚动轴承故障模拟试验台,利用激光加工设备在前支承位置预制了3种滚动轴承故障（外圈、内圈和滚子）,分别结合4种滚动轴承状态,在800~3 000 r/min转速范围内开展了定转速试验并同步采集了振动信号和声发射信号,在此基础上先后利用阶次分析、小波包分解实现了信号预处理。研究结果表明：动力涡轮转子系统临界转速试验值与仿真值相对误差约为3.8%,同时该系统平衡精度等级较高,可支持开展后续故障试验;较低转速（800~1 000 r/min）下加速度信号中滚动轴承故障特征较为明显,可进行故障源定位,更高转速下可借助明显增大的变柔度振动特征进行故障监测;滚动轴承故障对应的声发射信号主要频率范围集中在0~375 kHz。     

气膜孔布置对旋流双层壁结构流动传热特性影响研究

为了研究气膜孔复合角和孔排布方式对冲击诱导旋流气膜双层壁冷却流动与耦合传热的影响,采用流固耦合的数值计算方法,对不同吹风比下4种气膜孔复合角的综合冷却效率和射流流动结构进行了详细研究,同时研究了两种气膜孔排布方式对旋流双层壁结构流动和传热的影响,揭示了4种气膜孔复合角θ下射流空间旋涡的形成、发展和演化过程,并对比分析了不同吹风比下4种气膜孔复合角对面积平均综合冷却效率和总压损失系数的影响。结果表明：气膜孔排布方式不同时,气膜孔复合角对综合冷却效率的影响相差较大。吹风比为1.0时,单旋流交错排布方式下增大气膜孔复合角可以有效提高射流的展向覆盖范围,从而提高综合冷却效率,θ=30°时的面积平均综合冷却效率比θ=0°时高约14.22%;双旋流交错排布时θ=30°比θ=0°时的面积综合冷却效率提高约4.58%。吹风比增加到2.0时,由于射流穿透主流吹离了冷却壁面,降低了气膜保护效果,使得冷却壁面均匀性变差,并且双旋流交错排布时尤为明显。随着吹风比的增加,两种气膜孔排布方式的总压损失系数均呈指数形式增加。     

基于快响应压敏漆和高温磷光热图的气膜冷却非定常实验测量技术综述

涡轮内部流动及冷却射流的湍流特性决定了气膜冷却具有强烈的非定常性,精确获取高时空分辨率的气膜冷却换热特性对揭示其内在机理尤为重要。本文针对气膜冷却的非定常测试需求,聚焦于气膜冷却中涉及的壁面气膜动态覆盖以及叶片表面温度测量,从测量原理、测试系统及实际应用方面依次介绍了两种气膜冷却非定常实验测量技术。基于快响应压敏漆能够测量涡轮叶片、叶身及端壁的非定常气膜冷却,进而利用高温磷光热图评估近发动机工况下高温叶片表面的动态温度分布。     

低排放燃烧室空气雾化喷嘴射流破碎特性研究

针对当前广泛应用于低排放燃气轮机燃烧室中的空气雾化喷嘴,采用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）和流体体积法（Volume of Fluid,VOF）研究了其在流动模糊（Flow Blurring,FB）和流动聚焦（Flow Focusing,FF）模式下射流一次破碎过程的差异。结果表明：两种模式的射流一次破碎过程均可分为3个阶段,气液交界面波动阶段、射流发展阶段和射流破碎阶段;喷嘴内部回流区的演变决定了气液交界面的波动程度,流动模糊模式下射流在后两个阶段的径向速度和形态变化程度均远高于流动聚焦模式,气泡回流过程在其射流破碎阶段占据主导地位,液体管道内气泡分布位置与涡的强度呈正相关。     

低排放燃烧室燃料空气预混均匀性研究

为了解决燃料与空气均匀预混的问题,以气态燃料-低排放塔式同轴分级燃烧室为研究对象,采用数值模拟与实验设计数理统计方法相结合,研究了主燃级叶片角、叶片数、燃料速度和单面孔数对燃料和空气预混特性的影响,筛选出对燃料空气预混均匀性影响的显著项,并拟合得出均匀性的预测公式。结果表明：单面孔数及其平方项对预混均匀性影响最大;燃料速度与叶片角、燃料速度与单面孔数的交互效应其次;叶片数、叶片角、燃料速度及其平方项和交互项对均匀性的影响最小。     

单晶涡轮叶片强度分析与结构优化设计

为提高某型燃气轮机的工作可靠性,对单晶涡轮叶片进行了强度分析与结构优化设计。采用第四强度理论,考虑了晶体取向、温度载荷、气动载荷和转速的影响,得到叶片的应力分布、典型截面的强度储备系数;根据诺顿蠕变方程计算关键节点的持久寿命;基于分析结果对叶片局部结构进行优化改进,将叶片质心向叶背侧偏移,调整进气前缘气膜孔的排列方式,并对新结构进行强度复算。结果表明：优化后的叶片静强度符合设计要求,消除了局部结构处的应力集中现象,叶身结构强度储备系数高于1.3,叶身两侧应力分布更加均匀,叶片在设计转速10%裕度范围内无共振现象发生。     

基于SVD和SSA-VMD降噪的轴承故障特征提取

针对强噪声背景下轴承故障特征提取困难的问题,提出一种基于奇异值分解和参数优化变分模态分解联合降噪的轴承故障特征提取方法(SSVMD)：首先,对原始信号进行奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)处理,运用奇异值差分谱法选取有效奇异值并将原始信号重构得到初步降噪信号;其次,为防止故障信息丢失,将残余信号进行麻雀算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化的变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD）算法处理,得到最佳的模态个数K和惩罚参数α,选取峭度值最大、包络熵最小的IMF分量与初步降噪信号叠加得到最终降噪信号,并对信号进行包络分析;最后,通过仿真和试验数据分析得出,该方法能在信噪比很低的情况下降低噪声含量并提取轴承故障特征,为设备的状态监测和故障诊断提供理论依据。     

新型高效紧凑式换热器仿真及热力分析

为了提高新型高效紧凑式换热器设计的功能性,并使其满足热力学性能需求,对绕管的结构参数及桥接布管方式进行设计。采用一种新型的变径变线桥接方式,在体积有限的情况下实现密集的管束布置形式;对该新型换热器设计进行全尺寸流域建模及CFD数值模拟;并将三维建模结果与一维程序计算结果对比,进行可靠性验证。计算结果表明：三维计算的各项热力学性能结果与一维计算仅有较小偏差,总传热系数相对误差仅为3.74%,总传热量相对误差仅为1.04%,验证了该三维计算模型具有较好的准确性;结合温度云图证明了换热区域基本集中在绕管段,为简化复杂换热器的计算提供了思路;该新型高效紧凑式换热器设计实现了管侧双股流可独立运行且同层间不存在无效换热区,整体换热平顺进行,壳侧流阻较小,换热能力保持较好;在工况范围内整机换热体积功率达到4.67 MW。