H级重型燃气轮机建模与动态仿真

采用面向对象的模块化建模方法,建立了一种非线性的H级单轴重型燃气轮机动态仿真模型.为了提高仿真精度,考虑了燃气组分变化和比热容变化对模型精度的影响.通过在Simulink平台上的仿真实验,探讨了外界扰动下H级重型燃气轮机的动态特性以及转子转动惯量对燃气轮机动态特性的影响.结果表明:额定工况下运行的燃气轮机负荷扰动越大,转速和燃料量的超调量越大,但不同负荷扰动过程的调整时间几乎相等;当环境温度升高时,转子转速先上升后下降,燃料量则先下降后上升,稳态时透平排气质量流量减少,排气温度略有上升.在燃气轮机甩负荷过程中,转子的转动惯量越小,转速和燃料量的超调量越大,调整时间越短;转子的转动惯量越大,对负荷扰动的鲁棒性越强;燃气轮机的转轴布置存在最佳方案,采用带3S离合器的单轴布置方案时,燃气轮机的动态特性较好,系统的稳定性较强.     

重型燃气轮机转子-轴承系统综合试验平台

介绍了我国已建成的重型燃气轮机转子一轴承系统综合试验平台,并对某电厂的燃气轮机联合发电机组的轴系振动进行了现场测试．结果表明：在燃气轮机整个启停过程和在额定转速下运行时,转子轴承系统运行平稳,表明该转子轴承系统设计合理,转子动平衡良好．建成的燃气轮机转子轴承系统综合试验平台为我国重型燃气轮机转子一轴承系统的自主设计和发展提供了试验条件．     

某重型燃气轮机喷嘴组流量特性试验研究

概述了在研的某重型燃气轮机喷嘴组油路的流量特性试验研究结果.通过构件及喷嘴组试验,确定了喷嘴组各流道尺寸,获得了喷嘴组Ⅰ、Ⅱ路共同供油时流量相互干扰的定量关系,获得了由于焊接等因素导致流量减小的定量关系.以试验数据为依据的喷嘴组通过了单管燃烧试验,各项指标均达设计标准.证明了该试验设备及试验方法的实用性、可行性和可靠性,试验数据为该喷嘴组的设计改型提供了可靠的依据.     

重型燃气轮机新型罩壳系统介绍

文章通过对重型燃机和普通汽轮机组各自不同运行要求的对比,提出了新型重型燃气轮机的罩壳设计方案,进而对F级重型燃机- 蒸汽联合循环热电联产发电机组的新型罩壳系统的组成及功能做了详细介绍.     

重型燃气轮机转子不对中故障动力学数值仿真研究

不对中是重型燃气轮机转子核心部件最常见故障.以某重型燃气轮机转子为研究对象,建立重型燃气轮机转子不对中故障有限元动力学模型,通过数值仿真计算转子平行不对中、偏角不对中及复合不对中故障下的振动响应.结果 表明:转子不对中故障典型动力学特征是二倍频峰值增大,角不对中量单独增加0.5°,转子振幅增加20 μm,动力学响应对偏...     

基于Simscape的重型燃气轮机建模与仿真研究

现代重型燃气轮机的二次空气约占总空气通流量的20%左右,对燃气轮机整体性能有着不可忽略的影响。为研究二次空气对重型燃气轮机的影响,采用Simscape语言编写了燃气轮机通用模块库,利用模块库搭建了重型燃气轮机模型,并验证了模型的正确性。最后,进行了变工况仿真实验,结果表明二次空气冷却系统可以在保护高温透平的同时提高压气机效率,从而优化了燃气轮机整体性能。     

基于灵活燃料的重型燃气轮机建模分析

利用模块化方法基于MATLAB/Simulink平台建立了西门子V94. 3A重型燃气轮机的仿真模型,并研究对比了燃烧室传统Simulink模型、Cantera模型、Gate Cycle模型的差异,仿真结果表明所建立的模型具有较好的一致性。分析了燃烧室燃料成分配比变化对重型燃气轮机性能参数的影响,相比另外两种单一考虑热值参数的模型,Cantera模型能更综合全面地反应燃烧过程,且当燃料低位热值相同时,可燃成分比例越大,其燃气轮机理论输出功率越大。     

某重型燃气轮机燃烧室的性能试验与调试

在中国一航涡轮院高压试验台上,对中国第一台具有自主知识产权的某重型燃气轮机(E级)燃烧室进行了燃用天然气的性能试验与调试,着重于燃烧室出口温度场试验与调试以及污染物排放含量试验.结果表明:设计工况下燃烧室出口周向温度分布系数为0.30,径向温度分布系数为0.13,排放污染物含量(NOx)为 204 mg/m3,这些指标均超出设计要求.通过调整火焰筒掺混孔尺寸,增加预混燃烧比例,使周向温度分布系数降为0.20,达到设计要求,并使径向温度分布系数降为0.10,接近设计要求.此外,还从理论上分析了燃烧室排放超标的原因及改进方向.     

重型燃气轮机进气系统性能研究

针对某款重型燃气轮机进气系统辐射噪声超标问题,采用声学有限元法和计算流体力学方法对系统部件进行声学和流场计算,得出插入损失和压力损失,并与进气系统指标要求进行比较发现,进气系统噪声指标与限值余量较小,且压力损失远低于限值。在分析的基础上,选取片式消声器为研究对象,研究不同结构参数和形式对进气系统声学性能和空气动力学性能的影响。结果表明：片式消声器的厚度和数量对进气系统性能有明显的影响,当增加片式消声器厚度和数量时,压力损失略有增加,插入损失增大,进气口声压级减小;通过添加侧支共振器,进气口总声压级降低了3.1 dB(A),可以有效增大进气系统低频插入损失。     

重型燃气轮机先进低NOx燃烧技术分析

对重型燃气轮机领域中的低NOx燃烧技术进行介绍与说明,首先简要论述了重型燃气轮机燃烧室中氮氧化物的产生机理及抑制方法,其次,介绍了贫预混多喷嘴分级燃烧技术、富油/烽熄/贫油燃烧技术和贫预混低旋流燃烧技术等7种可用于重型燃气轮机燃烧室的先进低NOx燃烧技术,并详细论述了这7种低NOx燃烧技术的作用原理及应用进展,可为国内重型燃气轮机低污染燃烧室的设计与研制提供技术参考.     

某重型燃气轮机双燃料喷嘴组流量特性试验研究

讨论了某重型燃气轮机DLN燃烧室双燃料喷嘴组气体燃料冷态流量试验研究结果.应用自行研制的SH-1气体流量试验器准确测量了喷嘴组各路供气量,依据试验结果修正喷嘴组设计尺寸,实现设计要求.流量试验结果表明复杂流道结构设计仍需依赖试验修正,组件焊接工艺对流量影响较大.单管燃烧试验结果表明,通过冷态试验,喷嘴组各工况流量均达到设计要求,保证燃烧室高效稳定的燃烧,但燃料预混均匀性较差,不能满足低Nox排放要求,是后续改进目标.     

某燃气轮机半物理仿真试验平台的研制与调试

为推进某型燃气轮机控制系统的开发进度,针对该型燃气轮机构建了半物理仿真试验平台,该试验平台可对燃油供油温度、压力、流量以及进口导叶角度进行精确、快速的控制.另外,该试验平台进行了燃烧室背压和三转子转速的模拟,使得燃气轮机工作过程的模拟更接近于实际.试验平台各个功能模块能够协同工作,较好地模拟燃气轮机起动、加速、加载、停...     

燃气轮机动态仿真及排放特性研究

建立了H级重型燃气轮机动态仿真模型,探究了负荷和环境温度扰动下机组的动态响应特性以及不同停留时间下燃烧污染物的排放特性。结果表明:所建立的机组模型能够正确模拟不同扰动下燃气轮机的参数响应过程,且具有较好的稳定性;环境温度升高时,为防止燃气轮机超温,控制系统通过降低燃气轮机输出功来保证系统的安全运行,稳态时透平进出口温度虽有上升,但在安全范围内;随着燃烧温度升高,NOx生成量逐渐增加,在一定温度范围内,两者呈指数关系变化,而CO的生成量则有所下降;随着停留时间的增大,NOx生成量逐渐增加,CO生成量则相反。     

重型燃气轮机控制系统的结构研究

分析介绍了目前应用于电站的重型燃气轮机控制系统的硬件组成,针对西门子燃机控制系统,详细描述了闭环调节回路的各个组成模块以及特点,为燃机控制系统的选择、控制方案的设计提供了技术借鉴。     

重型燃气轮机压气机技术发展趋势

重型燃气轮机联合循环效率可超过60%,是一种高效率的热功转换设备。燃气轮机具有的优异调峰能力使其在以新能源为主体的新型电力系统中发挥越来越重要的作用。概述了重型燃气轮机压气机的工作特点、结构特征和主要技术指标,重点介绍了国际主流燃机厂商典型型号压气机研制及技术进展。总结了重型燃气轮机压气机设计体系的研究进展,并基于我国重型燃气轮机研制现状,对标先进重型燃气轮机技术发展趋势,提出了通流气动布局优化技术、高性能叶型技术、跨音级叶片全三维设计技术、高度集成设计系统等重点技术发展方向。     

煤矿通风气燃气轮机系统控制试验仿真

提出了一种用于煤矿通风气的燃气轮机系统并设计了系统的控制策略;建立了系统的仿真模型,利用模型对系统进行了动态控制仿真试验,结果表明采用设计的控制策略,燃气轮机系统的热效率以及系统的动态特性都有所提高。采用把甲烷作为辅助调节燃料,根据机组负荷的变化调节以煤矿瓦斯气、煤层气为主的预混气体中甲烷含量,可以达到系统平稳运行的目的。     

重型单轴燃气轮机-发电机组的综合动力学建模方法的研究

综合了实验建模与机理建模方法对重型单轴燃气轮机－发电机组的动力学特性进行了研究，建立了一个通用的，以方框图为表达形式的重型单轴燃气轮机－发电机组的动力学模型。该模型具有结构简明，形式通用以及参数易于确定的优点，仿真实验表明：该模型对于并网后燃气轮机－发电机组的变工况过渡过程具有较高的准确性。     

基于SIMULINK的单轴重型燃气轮机模型动态仿真研究

为进一步验证在MATLAB/SIMULINK环境中建立的燃气轮机系统模型能否反映燃气轮机复杂的动态特性,本文以西门子V64.3型重型燃气轮机为研究对象,进行了甩负荷过程的模拟.仿真研究结果表明,该模型能够正确反映燃气轮机系统甩负荷过程的动态特性,满足安全性要求,符合燃机的运行规律.该模型可以用于下一步燃气轮机控制系统的设计研究工作.     

重型燃气轮机结构完整性分析

从确保重型燃气轮机结构可靠性和安全性角度综述了重型燃气轮机结构完整性分析内容与验证方法,基于材料失效模式与损伤机理进行了结构完整性分析以及转子和整机动力学分析、整机间隙设计分析,并系统性地介绍了燃气轮机主要部件结构完整性分析的内容和任务、燃气轮机结构完整性分析的试验验证方法以及某商业机组事故根本原因的分析,为燃气轮机结构可靠性和安全性提供了完备的评估方法和验证手段。     

国产重型燃气轮机单管燃烧室性能试验研究

以某国产重型燃气轮机单管燃烧室为研究对象,通过全压试验进行燃烧室出口温度场分布品质、火焰筒壁面温度、燃烧效率和压力脉动等性能参数的录取,将试验结果与中压模拟试验进行对比分析,验证燃气轮机燃烧室性能设计的合理性。试验表明,全压试验燃烧室出口温度场分布指标满足设计要求、出口温度场分布云图和火焰筒壁面温度与中压模拟试验具有相似趋势,中压模拟试验的火焰筒局部壁面温度高于全压试验结果,全压试验所测燃烧室燃烧效率高于中压模拟试验。研究获得的数据为燃气轮机在示范电站的整机运行考核提供参考,同时对国产其余型号燃气轮机燃烧室的全压试验具有一定的指导意义。