多级高负荷轴流压气机出口总温分布特征研究

采用数值模拟和试验相结合的方法对某十级高负荷高压压气机末级总温分布规律及产生机理进行了详细的分析和阐述。结果表明：压气机末级静叶出口总温在径向和周向的分布均呈现出较明显的非均匀分布,在径向上表现为叶根和叶尖区域总温高而叶中区域总温低的分布特征,在周向上表现为主流区总温低而尾迹区总温高的分布特征;径向总温分散度沿压气机末级静叶往下游发展过程中呈现逐渐降低的变化趋势,而周向总温分散度则呈现先增加后减小的变化趋势;压气机末级静叶入口总温径向不均匀分布及大弓形静叶设计产生的“C”型径向压力分布特征是导致压气机出口总温周向不均匀分布的根本原因。     

Alstom Power 202 MW GT13E2燃气轮机

正据《Gas Turbine World》2013年年度手册报道,Alstom公司于2003年、2006年和2013年连续对GT13E2燃气轮机进行了升级和改进。GT13E2燃气轮机是深受欢迎的燃气轮机,至今在世界上已售出160多台,累计总运行时间已超800万h。主要改进设计包括使用GT26型燃气轮机的22级压气机的前16级(低压部分)作为GT13E2的压气机。该改进还包括3级可转导叶。该新压气机取代具有单一进口可转导叶的原GT13E2的21级压气机。     

静叶可调轴流压气机的特性计算

本文对可调静叶压气机级特性和压气机总特性进行了某些理论上的研究与计算,结果表明,可调静叶级特性的变化与试验数据甚为符合。文中提出了多级特性的一种计算方法和计算机程序框图。     

弯掠动叶对压气机非定常性能影响的数值研究

对某多级高亚音轴流压气机的第七级原型级和弯掠动叶改型级进行了非定常数值模拟,研究非定常条件对两种压气机级总性能参数的影响,数值研究结果表明:非定常条件下,弯掠动叶级的绝热效率在每一瞬时都高于原型级,弯掠动叶级效率的非定常波动范围和幅值较原型级都有所降低,并且其非定常波动的相位发生了改变。     

基于平均微元级特性的压气机特性线外推方法

在燃气轮机组仿真研究中,确保压气机特性计算的准确可靠是建立燃气轮机组仿真模型的重要前提.针对现有轴流式压气机特性外推方法的不足,对压气机作出合理假设,提出了压气机平均级叶栅特性的概念,进而将压气机分解为若干串联的微元级,分段计算压气机的特性,从而使非设计工况下级进出口相似条件能够得到保证.以雷诺相似定律为基础,将每一个微元级特性外推,得到各微元级特性图,进而重构出压气机整机特性图.结果表明,新方法可以明显减小现有外推方法产生的误差,并由于平均级叶栅特性和虚拟微元级概念的引入,拓宽了压气机特性线获取的途径,提高了外推特性的可靠性.     

动叶正弯对压气机性能影响的数值研究

对某多级高亚音轴流压气机的第七级动叶叶片进行了正弯设计的参数研究,得到了适用于所研究压气机的弯动叶气动性能变化规律,数值研究结果表明:对于正弯叶片,弯角和弯高存在一个最佳数值.动叶正弯改善了压气机级的气动性能,提高了整级的效率和压比.     

动叶间隙对压气机气动性能的影响

为研究动叶间隙大小对压气机性能及流动的影响,以一台高亚声速一级半压气机级为研究对象,在设计间隙、0. 5倍、1. 5倍及2倍设计间隙下进行定常三维数值模拟。计算结果表明,随着间隙增大,压气机效率及总压比下降。大间隙下泄漏流增强,导致动叶叶尖及其下游区域损失增加,压气机转子效率随间隙增大而线性下降;同时,泄漏流的增强也恶化了动静叶匹配,导致静叶上端壁产生额外损失,压气机级效率下降幅度大于转子效率。     

增压级末级流路和末级静叶安装角优化设计

为了改善增压级流场特性、提升包括增压级在内的低压压气机部件的性能水平,本文开展了增压级末级流路和末级静叶安装角的优化设计。通过优化增压级末级动叶和静叶的进口马赫数,验证了末级流路大曲率变化特征对于叶片根部流场的影响;通过优化末级静叶的安装角,降低了内涵支板对上游流场的堵塞效应;在此基础上,实现了低压压气机部件性能水平的提升。三维数值求解结果表明,低压压气机部件设计工况的效率提升了0.30个百分点;末级静叶进口静压的最大值下降了约2 000 Pa,进口静压的周向不均匀性明显降低。本文的研究成果在大涵道比航空发动机压缩部件的气动设计中具有重要的工程应用价值。     

装有进口喷雾内冷的Trent60燃气轮机

据《Gas Turbine World》2008年11～12月号报道,Rolls—Royce公司的航改型Trent60DLE燃气轮机发电机组在ISO条件下的基本负荷额定功率为51．5MW,效率为42．1％。燃气轮机设计特点是具有3个独立的压气机部分。二级低压压气机装有进口可转导叶。八级中压压气机,前三级装有可转导叶。六级高压压气机。还具有3个相应的涡轮部分：单级高压涡轮、单级中压涡轮和五级低压涡轮。     

6000千瓦燃气轮机压气机的喘振及其分析

本文详细介绍了一台6000千瓦燃气轮机的压气机布试车过程中发生提前喘振的现象,分析了发生提前喘振的原冈和解决提前喘振所作的一些努力。 本文讨论了有、无内环两种静叶栅流动的机理及其对单级和多级轴流压气机性能的影响。认为对于失速先发生在内径的级、静叶是直叶片的级以及压气机的后面的级,其静叶都应尽量避免采用内环。     

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。     

串列叶栅扩压器弦长比对离心压气机的性能影响研究

为研究串列叶栅前后排叶片的弦长比对离心压气机性能的影响规律,采用数值模拟的方法对某离心压气机扩压器进行串列改造,并在弦长比为0.7、1.0和2.0时对离心压气机级性能进行分析。研究结果表明:串列叶栅扩压器效率优于楔形扩压器,且可以明显扩宽压气机的工作裕度;串列叶栅弦长比在一定范围内数值越大,即前排叶片越短,压气机性能越佳。在串列叶栅扩压器后排叶片前缘附近添加合适弦长的小叶片可以在不降低离心压气机效率与工作裕度的同时提高总压比,同时拓宽其最大通流能力。     

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。     

提高9FA燃机压气机可靠运行的措施

针对S109FA-SS燃气—蒸汽联合循环发电机组投运后发生的多起压气机故障及一级静叶断裂事故,分析了压气机的故障原因和工作机理,介绍了改进压气机进口可转导叶、优化可转导叶叶型、升级压气机软件包、改进0级动叶片、升级改造压气机等技术措施及实践经验,提高了压气机运行的可靠性;通过梳理定期水洗压气机在线用水清洗和离线喷射清洁剂注意事项和工艺流程,提高了压气机运行的经济性,同时指出要尽量减少机组的启停次数,尽可能地保持基本负荷连续运行,用以降低设备发生事故的风险。     

MGT6100/6200燃气轮机的压气机部分

正据《Gas Turbine World》2014~2015年年度手册报道,MGT6100/6200燃气轮机共用具有总压比为15∶并能产生大于27.2 kg/s空气流量的11级轴流压气机。这是1台根据航空发动机部件设计的先进压气机,仅仅11级就能够产生多于27.2 kg/s的空气流量。它十分紧凑、短小和刚性化,在压气机进口具有可调进口导叶,后面跟着三级可变几何导叶,以便控制空     

基于F级燃机压气机的跨音级特性数值分析

以F级重型燃气轮机压气机的跨音级为研究对象,采用三维数值模拟方法计算了不同转速下压气机的性能曲线,并在设计转速下,对其内部流场进行了分析研究.研究结果表明:所使用的计算方法能够很好地计算出跨音级压气机全工况特性,并通过典型工况点的计算,研究了跨音级叶栅内部流动的特点,为跨音级的改进设计工作提供依据.     

燃气轮机压气机动叶振动特性研究

针对某型燃气轮机的压气机第八级动叶断裂故障,对其进行振动特性研究。根据制造数据建立三维实体模型,利用有限元软件进行模态分析,得到压气机在额定转速下该级动叶的前六阶自振频率、振型以及各阶等效应力图,结果表明,叶尖处振动的变形量相对较大,叶片根部区域应力较为集中。根据激振力的激振频率和不同转速下动叶的自振频率绘制坎贝尔图,进行共振分析,发现当压气机的转速在7 300 r/min附近时,动叶易产生二阶扭转振动和四阶复合振动。分析结果为进一步研究该级动叶的断裂故障和防共振措施提供依据。     

H-100燃气轮机的设计特点

正据《Gas Turbine World》2014~2015年年度手册报道,H-100是一种铸铁和钢机匣并具有水平中分面的重型燃气轮机。H-100的特点是:具有压比为19.3的17级轴流压气机。在压气机入口具有可变几何的进口导叶,后面紧跟着2级可变几何导叶,以便控制部分负荷的空气流量和喘振。     

叶型探针对跨声压气机性能影响的数值模拟

为揭示叶型探针对跨声压气机气动性能影响的物理机理,采用三维数值模拟方法,通过构建带多点实体探头的1.5级压气机计算模型,详细研究了设计转速下压气机在安装探头前后性能特性与内部流场的变化规律。结果表明:级间局部静叶安装探头后,压气机下堵点流量减小0.1%,最高效率降低0.4%,失速点流量增大0.15%;由压气机工作点改变所引起的静叶攻角变化是影响叶片表面两侧探头绕流尺度的重要因素,并且探头绕流影响程度与静叶气动负荷存在较高的关联度;探头大尺度绕流加剧下游转子叶背根部附面层径向迁移与分离是导致该型压气机气动失稳提前的主要原因。     

叶顶间隙对压气机气动性能影响的数值研究

叶顶间隙影响着轴流式压气机性能的提高,通过三维定常数值模拟计算研究了压气机动叶顶部间隙尺寸对其总体性能、间隙流场参数以及流场损失分布的影响。研究发现:间隙尺寸增大对压气机总体性能影响显著,间隙尺寸的增大改变了动叶叶栅通道上部的流场结构,并影响该区域熵增分布,随着间隙增大该区域熵增变大,间隙较大时,该区域熵增速度加快,同时间隙尺寸的增大导致下一排静叶的进气条件恶化,使得压气机整级做功能力下降。所得结论可为压气机叶顶间隙高度控制提供理论参考。