船用燃气轮机压气机多级可调静叶优化匹配方法研究

作为防止燃气轮机喘振的有效手段之一,可调静叶技术的应用能够提升压气机在非设计工况下的效率和运行范围,从而提高燃气轮机变工况下的经济性和稳定性。以某型船用三轴燃气轮机为研究对象,建立压气机一维性能分析模型与燃气轮机零维仿真模型耦合的变维度燃气轮机仿真模型,以经济性和稳定性为优化目标,通过多目标遗传算法对低压压气机多级可调静叶进行优化匹配。结果表明:优化后的可调静叶方案能提高压气机的喘振裕度并降低耗油率;静叶处于不同优化角度方案时,不同工况下压比-流量共同工作线上压比最高提升2.17%,效率-流量共同工作线上效率最高提升4.34%,折合转速提高3%～4%。     

变几何多级轴流压气机全工况性能预测模型

基于压气机级的综合特性曲线,采用逐级叠加法开发了静叶可调的变几何多级轴流压气机全工况性能预测模型。在计算中将低转速下不同的级特性曲线分别应用于压气机各级,建立每一级的性能计算模块;在合理假设的基础上,根据动叶速度三角形推导出压气机入口可调静叶(IGV)角度变化对压气机性能的影响;引入气体动力学函数和变比热计算公式,简化了计算,提高了模型精度。算例表明,本模型具有一定的适用性,基本上反映出压气机的全工况特性,较准确地体现了IGV调节对整台压气机性能的影响,为开发现代大型燃气轮机动态仿真模型提供较可靠的压气机性能计算数据。     

燃气轮机变工况对IGCC系统性能的影响

采用成熟的商业软件Thermoflex对拟在国内建设的200 MW等级IGCC示范机组进行模拟,并对其进行物质和热平衡的核算.降负荷过程中采用目前联合循环燃气轮机较为常用的IGV(压气机进口可转导叶)调节等T3(透平前温)的调节方式,分析了这种调节方式下燃气轮机负荷率对T3、T4(排气温度)、QGe(燃气轮机排气流量)系统的效率、功率、燃料量和蒸汽侧主要参数的影响,得到了IGCC系统变工况特性及各主要参数变化的一般规律,对系统在变工况时的安全性和经济性进行了必要的分析.结果表明:调节方式直接影响系统的变工况性能,在IGCC系统变工况的过程中为了保证系统的经济性和可靠性,尽量使燃气轮机在IGV调节的范围内调控.     

基于IGV控制的先进燃气轮机联合循环运行优化

为了达到高效的先进燃气轮机联合循环优化运行,提高循环的能源利用率,以先进燃气轮机联合循环技术为研究对象,通过以有机物为工质的朗肯循环回收燃气轮机的余热,进行燃气轮机联合循环变工况仿真模拟来研究联合循环运行特性,分析了环境温度和压气机进口导叶(IGV)调节对联合循环运行特性的影响,制定了IGV角度的优化控制策略。结果表明:在变负荷工况和不同环境温度下,调节燃气轮机的空燃比,可以优化该燃气轮机联合循环的运行特性,提升联合循环效率。     

不同运行方式下燃气轮机部分负荷性能的比较

本文结合某型号电站用燃气轮机,计算并分析比较了在改变燃料流量、利用压气机可调导叶,以及压气机级间放气等三种变负荷调节方式下,两个部分负荷时的机组性能参数。此外,本文还计算分析了该燃机在增大循环压比或／与增加透平进口温度时的潜力。从而为电站中燃气轮机变工况运行方式的选择提供了有意义的参考     

基于燃气轮机变工况的IGCC系统特性研究

燃气轮机是IGCC系统中的关键部件,其性能变化直接影响到整个IGCC系统。本文利用Thermoflex软件建立200MW级IGCC系统模型,主要分析燃气轮机在40％～100％负荷下的IGCC系统变工况特性。通过燃气轮机初温及其压气机进口可转导叶IGV变化,分析了燃气轮机实现降负荷调节方式,并从系统角度出发,研究了基于燃气轮机变工况的IGCC系统主要性能参数的变化。本文的研究结果对未来IGCC电站的设计和运行具有一定的参考价值。     

压气机进气温度对联合循环机组性能影响的探讨

通过热力学模型分析和热力系统平衡计算,研究了9F级燃气轮机压气机进气温度变化对燃气轮机及联合循环发电机输出功率及效率的影响,压气机进气温度变化不仅对燃气轮机联合循环机组满负荷时的性能有影响,在部分负荷运行时对机组的效率也有影响。通过对压气机进气温度进行调节,可以改善燃气轮机联合循环的运行性能。     

微型燃气轮机变工况运行方式研究

主要探讨了微型燃气轮机的变工况运行方式。指出微型燃气轮机系统中由于采用了整流逆变电力电子装置,不仅可采用变转速运行方式,同时由于其转速完全不受负载特性的影响,因此可按效率最高的最佳转速线运行。与无回热器的燃气轮机不同,由于受回热器的影响,其最佳转速线应为透平进气温度最高点所对应的转速线。同时提出了若压气机变工况调节存在采用可调静叶的可能性,则系统效率将有显著增加,并对此进行了详细计算。     

MT7船用燃气轮机的运行特点

正《Gas Turbine World》2014~2015年年度手册揭示了Rolls-Royce MT7船舶燃气轮机的运物特点。该机具有总压比为16.7∶1,14级轴流压气机的前6级具有几何可变形式的翻转静叶,用于在不同的运行工况范围内调整空气的流量并改进发动机的性能,提供精确的发动机控制。在部分负荷工况下,这些静叶也提供具有高效率的更有效的变速运行.这也增强了压气机具有迅速加速和减速能力的无喘振性能。     

联合循环机组合理的变工况运行方式

讨论了联合循环机组在部分负荷下，燃气轮机的压气机采用可调静叶和汽轮机采用滑压运行，可以改善联合循环效率及提高汽轮机排汽干度，从而构成合理的变工况运行方式。文章最后讨论了由多台燃气轮机组成的联合循环中汽轮机的两种运行方式，并得出其中一种的运行方式为较好的结论。     

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     

某型燃气轮机离线水洗后性能恢复试验研究

为探索燃气轮机离线水洗后性能恢复规律,对盐雾加速腐蚀试验后的某型燃气轮机进行离线水洗, 测量并计算三次离线水洗前后燃气轮机性能,分析比较三次离线水洗对燃气轮机各性能参数的影响。得出 以下结论:离线水洗后,压气机进气流量、压气机增压比、压气机效率、燃气轮机功率和燃气轮机效率均得到 有效提升;三次离线水洗对压气机效率提升的程度逐渐增强,对进气流量、压气机增压比、燃气轮机功率和燃 气轮机效率影响则逐渐减弱;燃气轮机全工况范围比较单次离线水洗的作用,压气机效率、燃气轮机功率和 燃气轮机效率在燃油当量0.5左右提升程度最低,而进气流量及压气机压比则随着工况的升高,提升程度呈 现上升趋势;额定工况下三次离线水洗压气机效率平均提升2.48%,燃气轮机效率平均提升0. 94%。第二次 和第三次离线水洗对燃气轮机各项性能提升得程度接近。     

燃气轮机调节方式对IGCC系统变工况性能的影响

为选择合理的燃气轮机调节方式,采用Thermoflex软件建立了200 MW级IGCC系统模型,从系统的角度出发比较研究了燃气轮机的调节方式对燃气顶循环系统、蒸汽底循环系统和整个IGCC系统变工况性能的影响.研究表明:与压气机可转导叶(IGV)不调相比,IGV可调时更有利于提高系统的变工况性能.等燃气透平初温(T3)调...     

整体煤气化联合循环系统中燃气轮机的变工况特性

采用ThermoFlex软件建立了200 MW级整体煤气化联合循环(IGCC)系统模型,从系统的角度研究了200 MW级IGCC系统中燃气轮机的变工况特性.详细讨论了在3种调节方式下,燃气轮机负荷、整体空分系数(Xas)、氮气回注系数(Xgn)和大气环境条件对系统性能的影响.结果表明:随着燃气轮机负荷的降低,在压气机进口可转导叶(IGV)不调时,燃气透平初温(T3)和燃气透平排气温度(T4)均呈下降趋势;在等T3调节时,T4先升高后降低,转折,最在80%负荷时;而在等T4调节时,T3先缓慢降低,而后快速降低,转折点在70%负荷时.在等T3调节时IGV可关闭的角度比等T4调节时的小.当Xas和Xgn增大时,系统发电效率降低.IGV可调的变工况性能比IGV不调时好.随着大气温度的升高,燃气轮机功率和系统功率均下降.当Xas=0.3时,燃气轮机功率和系统功率均随Xgn的增大而增加.     

微型燃气轮机冷热电联供系统变工况性能研究

设计了以微型燃气轮机为核心的冷热电联供系统并建立了该系统变工况性能分析模型.结合具体算例,对该联供系统在采用"以冷(热)定电"的模式下运行变工况时的热力性能进行了计算分析,揭示了系统在不同调节方式下的变工况性能.结果表明,回热度调节具有较宽的冷热负荷调节范围,因此微型燃气轮机联供系统特别适用于冷热负荷变化大而系统内电负荷较稳定的场合.为使系统变工况时保持较高的性能,当冷热负荷增加时应优先考虑发电功率调节,其次采用回热度调节,最后采取补燃量调节;当冷热负荷减小时宜采用相反的调节顺序.研究结果将对微型燃气轮机冷热电联供系统的设计及运行提供有益的参考和指导.     

小偏差方法在变几何燃气轮机性能研究中的应用

为了分析不同涡轮变几何给燃气轮机性能带来的影响,基于小偏差方程提出了一种研究变几何燃气轮机性能的新方法。该方法的计算结果与特性曲线法的计算结果比较表明,新方法的计算精度在绝大多数工况下都可以保证在4%以内,如表2所示。采用该方法的计算结果表明,不同涡轮变几何可以得到不同的效果:高压涡轮和低压涡轮变几何可以很好地调节压气机的工作点,在燃气轮机改造过程中可以起到很重要的调节作用,动力涡轮变几何则可以更好地改善机组的变工况性能。     

机械传动机车燃气轮机装置变工况的计算和分析

本文对一般的分轴燃气轮机装置变工况特性作了分析,指出牵引(低压)透平阻塞边界,超导边界及空载边界形成的物理概念;指出采用透平可调喷咀和压气机可转导叶的分轴装置可进一步扩大和改善变工况性能。在此基础上,结合“哈尔滨汽轮机厂”7000马力高原机车燃气轮机装置变工况计算的实例,对机械传动的机车燃气轮机装置变工况的特点作了分叶和研究。     

基于流场偏差分析的离心压气机优化设计

为了提高车用内燃机变转速、变负荷面工况性能,提出了离心压气机优化设计方法,即通过考虑压气机设计工况与非设计工况流场的关联效应,抑制不同工况流场之间的差异,优化离心压气机结构.利用该方法对某柴油机离心压气机进行了优化设计,其设计工况与非设计工况之间的流场偏差集中在大叶片进口叶尖部分,据此提出了压气机前缘前掠的流场控制措施.仿真分析表明:改型离心压气机流场偏差得到了明显抑制,其设计工况性能变化较小,非设计工况压比提高了4.46%,,效率提高了1.56%,.     

基于某型压气机静叶的端弯改型数值模拟

以某重型燃气轮机压气机的第15级为研究对象,采用端弯叶片技术对其静叶进行改型,通过数值模拟研究了静叶改型对压气机气动性能的影响。数值模拟结果表明:通过端弯叶片改型,能够有效地抑制端区分离流动,从而明显提高压气机的效率和压比。     

某压气机进口级流动损失及静叶流场分析

采用三维雷诺平均N-S方程求解方法,对某燃气轮机压气机进口级流动进行模拟,研究了峰值效率点及近失速点的性能及流动特性,探索叶片通道中引起高损失的原因,分析了静叶通道内复杂的流动结构及吸力面角区分离的产生机制。结果表明:当该压气机级向近失速工况推进时,静叶中的能量损失较导叶、动叶增长更快;静叶下端壁大范围低速流体是损失的主要来源;通道涡及泄漏涡是静叶通道内主要二次流,其共同作用造成大面积总压损失;近失速工况下沿流向和展向的逆压梯度增大且二次流增强,导致静叶吸力面下端壁角区分离现象的出现。