基于粒子群优化算法的燃气轮机间冷器结构优化

针对间冷循环燃气轮机间冷器结构的高效紧凑性要求,本文提出了一种基于粒子群优化算法的燃气轮机间冷器结构优化方法。以间冷器质量最小为优化目标,选择间冷器换热效率与气侧压力降损失率为约束条件,对间冷器气侧通道板间距、液侧通道板间距、气侧翅片间距、气侧翅片厚度、间冷器长度、间冷器宽度以及气侧通道层数7个参数进行优化。以某型间冷器为例验证该方法的有效性,并与传统的遗传算法优化结果进行对比分析。研究结果表明,在相同的间冷器设计参数和相同的优化变量搜索范围条件下,采用粒子群优化算法得到的间冷器结构更加紧凑,间冷器综合性能更优。     

基于XR修正的回转式空气预热器换热效率计算方法

依据逆流换热器换热理论模型,基于换热器无因次变量效能、传热单元数和热容量比之间的关系,对回转式空气预热器换热过程进行分析,提出基于XR修正的回转式空气预热器换热效率计算方法。根据某600 MW机组的空气预热器的设计参数及运行数据,利用该计算方法求解得到实际运行工况换热效率。并对该空气预热器进行了蓄热元件更换、密封间隙调整等改造,对改造前后实际运行工况换热效率进行计算。结果表明：未修正的换热效率与XR有较强的相关性,修正后的换热效率离散程度降低,更能反映空气预热器本身的换热能力。不进行修正情况下,改造前、后的平均换热效率分别为67.6%和67.4%,与设计值69.7%有较大的差距,不能体现出空气预热器改造的效果。通过XR修正,改造后的平均换热效率69.3%与设计值69.7%基本相当,高于改造前的平均换热效率,基本达到改造预期效果。该计算方法可更准确的评价空气预热器的实际性能及改造效果。     

汽车空调暖风系统平行流换热器换热性能研究

平行流换热器以其结构紧凑、换热效率高的特点已广泛应用于汽车空调中.简要介绍了汽车空调暖风系统平行流换热器结构,采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法对平行流换热器的换热性能进行了分析,比较了空气侧风速和水流量对其换热量和流动阻力的影响.模拟结果表明:在增加相同百分比的情况下,增加空气侧风速比增加水流量对换热器换热量的影响大16%左右,但增加空气侧风速和水流量对换热器换热能力的影响均有限;随着风速的提高,换热量增加率逐渐减小,而空气侧阻力增加率越来越大;随着水流量增加,水侧压降增大非常明显;但两者增加对空气侧出口温度影响均不明显.     

两型间冷器芯体热动力特性试验研究

为了提高间冷器芯体结构的热动力性能,根据芯体翅片不同排布方式,设计了两型间冷器芯体结构:翅片轴向排布式芯体结构(A型)和翅片周向排布式芯体结构(B型),其通流部分均按照空气层和水层交替叠加的方式排布,通过模拟不同工况下的间冷器运行状态,测量两型间冷器芯体结构的进/出口温度、进/出口压力和冷却水流量,对两型间冷器芯体结构的换热性能及流阻特性进行对比分析。结果表明:翅片轴向排布式间冷器芯体的换热特性及水侧阻力特性优于翅片周向排布式芯体,但翅片周向排布式间冷器芯体的空气侧阻力特性优于翅片轴向排布式芯体。     

复杂循环船用燃气轮机间冷器的数值模拟

在间冷(IC)循环燃气轮机中,间冷器是时燃气轮机性能有重要影响的部件.为了确定机上布置问冷器结构型式,针对某船用燃气轮机提出了3种间冷器结构方案,并进行了数值模拟,经过优化,得出了较好的模拟结果.由于在计算时对模型进行了简化,压降损失的计算结果不够准确,因此又进行了小流道的模拟计算,据此对3个方案压降损失的计算结果进行了修正.     

某型燃气轮机试验台进气盐雾系统设计及试验验证研究

为满足燃气轮机试验台配置模拟海洋大气环境装置的需求,设计了试验台盐雾系统。该系统通过蠕动泵输送燃气轮机各工况所需要的盐溶液,盐溶液输送至雾化器内雾化后形成盐雾,盐雾在燃气轮机进气道中与燃气轮机吸入的空气混合后进入压气机。在20%,35%,50%,60%,80%和100%等额定功率工况下对压气机进口空气含盐质量分数进行测量计算,压气机进气含盐质量分数均约为0.01×10-6,验证了系统满足燃气轮机全功率工况空气含盐质量分数的模拟要求。     

两型间冷器流道气动性能试验研究

间冷器是间冷循环燃气轮机的核心部件,气流流过间冷器的压力损失是衡量间冷器性能的主要指标之一。本文设计了两种不同的间冷器流道结构,并对两种间冷器流道进行了不同工况的气动特性试验,测得间冷器流道不同位置的温度、压力值,得出两种间冷器流道结构的气动特性。试验结果表明：间冷器总压损失主要产生于从进口到导流板前的折转扩散段,且总压损失系数随折合流量的变化曲线为抛物线型,与进口动压呈正比例关系;而改进型间冷器的总压损失有所降低,相同折合流量对应的总压损失系数相对原型间冷器结构降低约20%。     

间冷循环燃气轮机低压工作线及影响因素分析

为详细掌握间冷循环燃气轮机的工作特性及实际运行过程中低压工作线的变动,考虑空气系统引 气、压气机出口漏气对流量连续的影响,引人压气机与涡轮及相邻涡轮间的流量比例系数,理论推导间冷循 环燃气轮机低压工作线方程,得到影响低压工作线的典型因素。开展间冷循环燃气轮机低压工作线在典型 影响因素下的变动机理分析,不同于高压工作线变动分析采用等换算转速条件,低压工作线变动分析采用等 高压转子增压比条件更为合理。依据间冷循环燃气轮机长期运行后典型影响因素的变化,获得间冷循环燃 气轮机低压工作线的具体变动结果,即高压压气机效率降低、高压涡轮效率降低、高压涡轮导向器面积增加、 间冷器性能衰减及二次水温度升高等会导致低压工作线升高,低压压气机效率降低、低压涡轮效率降低、低 压涡轮导向器面积增加、低压出口漏气量增加及大气温度增加等会导致低压工作线降低。     

某压气机内部三维流场数值模拟研究

以某重型燃气轮机的整个压气机为研究对象,通过计算软件对该压气机内部三维流场进行设计工况下的数值模拟研究,获得的压气机特性计算结果与试验值吻合良好;并详细分析了该压气机内部流场结构,找出了该燃气轮机最大噪声位置及其形成原因,同时获得了两种压气机内部流场的控制方法,对于压气机设计具有指导意义.     

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。     

基于随机森林的变工况下重型燃气轮机压气机特性分析研究

为保证不同工况下重型燃气轮机发电机组的高效、稳定运行,需要对其轴流式压气机性能进行高精度建模分析。本文以某F级重型燃气轮机为研究对象,有效结合实测数据和基元叶栅法理论计算值,采用随机森林方法,建立其压气机高精度特性计算模型,从而分析不同工况下的压气机性能。结果表明:模型计算的总压比和多变效率的平均相对误差分别为-0.13%和0.04%;最大相对误差分别为2.11%和1.90%。现有文献的模型最大相对误差分别为3.1%和4.4%,本文方法得到的最大误差仅分别为其68.06%和43.18%。     

带中间冷却和回热的燃气轮机动态性能的研究

对某舰用燃气轮机进行了中间冷却和回热（ICR）的改造设计,采用按比例缩小压气机的方法,使改造设计后的燃气轮机各部件性能达到了良好的匹配.依照模块化建模的原理,建立了换热器等部件模块,在此基础上,在EASY 5仿真平台上搭建了ICR燃气轮机的系统模型,并对其进行了稳态和动态的仿真试验计算.结论认为,舰用燃气轮机改造为ICR燃气轮机,需要重新设计压气机以平衡由于中间冷却器造成的高压压气机入口折合流量降低的影响;ICR燃气轮机具有较高的效率和良好的变工况性能.图5表1参5     

应用于氦气压气机的相似模化方法验证

为解决氦气压气机与空气的相似模化问题,针对进出口比容比相等的近似模化方法,采用NUMECA计算流体力学软件,以某型轴流氦气压气机级为模型,进行了数值模拟验证计算,并与试验结果做比较。从数值模拟验证可知,公式计算和数值模拟的性能曲线相差较小,氦气和空气不同工质下的气流角偏差也很小;而从空气试验结果可知,公式计算和试验结果的压比曲线基本重合,但绝热效率曲线有一定偏差。综合表明,具有常规叶型的氦气压气机,在马赫数低于0.4以及压比低于2的情况下,不考虑马赫数相等的近似模化方法是有效实用的。     

汽车空调换热器性能试验台的研制及实验分析

根据换热器性能测试的空气焓差法和制冷剂流量剂法,设计了汽车空调换热器性能测试试验台的制冷剂工况系统和焓差室测试系统。该试验装置不仅可以对汽车空调换热器在实际运行状态下的换热量和阻力特性进行试验研究,还可以进行整机性能试验。为验证试验台的稳定性和可靠性,分别进行了环境室工况条件试验以及冷凝器和蒸发器的样件的单体性能测试试验。通过对试验数据的计算分析,得出实验台的主测空气侧和辅测制冷剂侧换热量偏差均在3%的范围内,满足国标和企业技术要求。     

大功率燃气轮机压气机加级设计的可行性分析及有关试验研究

论述了以206y压气机为母型,通过加级设计,满足大功率燃气轮机压气机的需要的可行性及初步技术方案;利用全三维设计计算方法,对新加级进行了全工况流动特性数据计算,得到了级特性参数;同时,介绍了平面叶栅风洞试验和试验结果,通过试验,取得了一系列叶栅气动性能数据。理论计算与风洞试验结果二者吻合很好,这表明计算方法的准确可靠,为验证叶片设计方法提供了重要的气动参考数据,也为206y母型压气机加级设计提供了有利的基础资料。     

新型燃气轮机与流化床锅炉耦合系统的性能分析

为了提高火电机组的热效率,建立了采用多级压缩、中间冷却以及多级膨胀、中间再热的燃气轮机与循环流化床（CFB）锅炉耦合系统性能的计算模型并进行了计算.结果表明：随着涡轮进口压力的升高和压气机级数的增加,耦合系统的热效率均有一个最大值;随着涡轮入口温度的升高和涡轮级数的增加,热效率可增加到约46%,因此,新系统具有高热效率、低厂用电率的优点;考虑到系统的结构复杂性以及综合经济性,压气机和涡轮均采用3级为宜.     

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。     

CFB锅炉热效率及空气预热器漏风性能试验研究

依据循环流化床锅炉性能试验规程,以唐山开滦东方发电有限责任公司2台490t/h CFB锅炉为例,进行热效率和空气预热器漏风性能试验。计算表明,在工况Ⅲ条件下,1#和2#炉热效率分别达88.37%、85.74%,比设计工况热效率分别降低了2.83个百分点和5.46个百分点;1#和2#炉空气预热器漏风系数分别为0.156、0.153,比设计工况漏风系数高4个百分点和2个百分点。研究表明,锅炉的性能试验结果可为其运行优化提供数据支持。     

基于CFD的油冷器流动和换热性能

利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件Fluent对某板翅式油冷器进行仿真计算分析,得到油冷器压力场、温度场和流场的分布情况,评价该油冷器的工作性能并保证其工作的可靠性。根据油冷器性能试验选取3组不同的工况进行模拟计算,并将模拟结果与试验结果进行对比,仿真结果表明:在误差容限范围内,仿真数据与试验结果吻合良好,仿真方法合理。     

燃气轮机压气机动叶片设计与计算

利用传统压气机叶片亚音速设计方法,针对某重型燃气轮机压气机某级动叶片,采用等环量与等进口气流角沿径向气流参数分布规律的方法设计了两种叶片。利用数值模拟的方法对两种叶片在额定工况与变攻角工况下的气动性能进行分析,探究了传统叶片设计方法在重型燃轮机设计中的可行性与适用范围。计算结果表明,本设计在压气机叶片中径处来流气体相对马赫数低于0.6的情况下是比较成功的,该方法可以应用于重型燃气轮机压气机和低亚声速级的叶片设计中。