燃气轮机进口可转导叶的控制规律分析

燃气轮机进口可转导叶(IGV)控制是燃气轮机安全经济运行的基础,也是燃气轮机控制中的难点。文中从IGV的工作机理出发,深入分析了燃气轮机运行全过程中,IGV控制对喘振防止、排气温度降低和压气机耗功降低的重要作用。同时,给出了燃气轮机启停和正常运行工况时的IGV控制策略。     

船用燃气轮机低压压气机改型设计研究

为了保证船用8级低压压气机在低工况稳定性不降低的前提下,同时提高设计点效率,通过数值模拟的方法研究展弦比优化对压气机设计点效率的影响。分析结果表明：展弦比的选取会影响主流区的流动损失和端壁二次流损失,进而影响压气机性能。优化了多级压气机后面级展弦比,将设计点效率提高了0.42%。同时,通过优化可转导叶偏转角度,确保了60%转速的喘振裕度不降低。     

某型6 MW燃气轮机IGV驱动机构改造

针对某型6 MW燃气轮机进口可转导叶（IGV）驱动机构经常卡涩且动作精度低的问题,分析了IGV驱动机构中气动、液压驱动和电缸驱动三种方法的优劣。根据实际情况选用最合适的电动驱动机构实施改造,采用电缸及相关控制系统,将燃气轮机实际运行数据及出厂数据作为IGV动作的基本依据。对比改造前后IGV动作情况和燃气轮机实际运行数据,电缸驱动IGV动作误差小于0.5°,改造后实际稳定运行超过2 100 h。     

用于燃气轮机喷雾和强化喷雾系统中的旋流压力喷嘴的雾化特性

将水喷入燃气轮机压气机的进口正变成燃气轮机出力增加的标准技术。喷水湿化进气至95％的相对温度，并冷却进气接近湿泡温度是一种传统的进口喷雾技术的应用。而强化喷雾则是将相当于进气质量流量的2％的水喷入压气机的进口。这种技术允许微水滴进入压气机，对某一设计运行点形成压气机运行的不同条件。该技术正在发展，使燃气轮机总体性能最优化。取决于大气条件(温度与湿度)，喷雾技术能使出力增加5—10％。当采用强化喷雾装置时的一般目标是每喷入1％的水，增加出力5％。本文将报告用于喷雾和强化喷雾装置中的旋流压力喷嘴的下游雾化特性的度验研究成果。成果来自于实验室和一个缩小的重型燃气轮机进气装置的多次试验研究。通过改变以下参数：喷嘴孔板下游距离以及大气温度和相对湿度，雾羽范围内的水滴尺寸和水的质量通量。喷嘴特性的主要依据是雾羽内的水滴颗粒度分布。水滴粒度分布要求在20-30μm范围之内。因为对于进口喷雾技术，由于过滤器室和压气机入口之间的滞留时间很短，水滴必须能迅速蒸发。对于强化喷雾技术，微水滴必须能追随气流进入压气机，以减轻它们对压气机叶片的影响及产生侵蚀的危险，而要如此，前提是水滴粒径是足够的小。水滴粒度分布通过采用以激光衍射和成像为基础的喷雾诊断技术，在类似于燃气轮机进口的条件下加以测量。这是报告的所有测量都是在风洞与现场进行的，气流速度为5—25m／s。在测量远离喷嘴的水滴粒度分布时，会出现水滴蒸发。水滴的蒸发过程改变了水滴粒度分布的测量统计数字，使测量范围移向分布的较大端。为避免测量期间的这种偏移效应，风洞中的空气湿化至99％的相对湿度，以防蒸发发生于喷嘴的下游。     

内压气机内喷水对燃气轮机性能的影响

向压气机通流部分内喷水是改善燃气轮机装置性能的一种简单而十分有效的方法。向压气机喷水能显著增加燃气轮机的输出功率,提高效率并显著减少ＮＯＸ排放。详细叙说了向低压压气机入口以及“水雾”中间冷却的试验和理论研究结果及其应用。     

向压气机内喷水对燃气轮机性能的影响

向压气机通流部分内喷水是改善燃气轮机装置性能的一种简单而十分有效的方法。向压气机喷水能显著增加燃气轮机的输出功率（较高环境温度下尤为明显）、提高效率并显著减少ＮＯｘ 排放。详细叙说了向低压压气机入口以及“水雾”中间冷却的试验和理论研究结果及其应用。     

基于功率前馈的燃气轮机可转导叶角度控制规律研究

针对某型发电燃气轮机在负载突变过程中可转导叶角度与压气机转速互相耦合、控制失稳的问题,提出了“功率前馈”控制策略——即根据负载功率对可转导叶角度进行调整。首先,通过粒子群寻优算法,将压气机喘振裕度作为目标,对不同工况下的导叶角度进行寻优匹配;其次,采用“功率前馈”对燃气轮机突增负荷和甩负荷过程中的导叶角度进行调节;最后,以船用发电型间冷燃气轮机为研究对象,建立三转子燃气轮机整机模型,针对突变工况过程可转导叶角度的控制规律开展研究。结果表明：采用“功率前馈”控制模式,在突增负荷过程中,动力涡轮转速超调量减小11%,高压涡轮进口温度降低了3%;在甩负荷过程中动力涡轮转速超调量减少10%,高压涡轮进口温度超调量降低11.9%,低压压气机最小喘振裕度由0.87%提高至9.1%。     

燃气轮机气路调节系统故障研究

压气机是燃气轮机的重要设备,其性能的高低直接影响燃机最大输出能力及性能,而压气机进口可转导叶开度的变化,对提升压气机的运行效率及联合循环能效水平具有重要影响。目前可转导叶调节系统由于设备复杂、频繁动作,存在潜在故障风险。针对气路调节系统故障,从系统结构和装配标准角度提出分析故障的方法,并在同类型机组进行推广应用,结果表明该方法可以快速实现故障诊断,帮助检修人员尽早发现故障部件和部位。针对此类设计结构问题,给出设计制造优化建议,并从现场安装、停机检修、运行维护方面提出综合运维策略,保证机组安全稳定运行,为今后相似机组运维提供参考。     

压气机可转导叶环的运动_偏心和变形对导叶安装角的影响

本文针对可转导叶的安装角偏差问题进行了理论分析。讨论了安装角偏差与可转导叶系统的结构尺寸以及部件刚度之间的关系。导出了安装角偏差的计算公式,并将计算结果与实测值进行了比较。     

PG9171E型燃气轮机启动失败原因分析

从启动设备、燃气轮机点火升速、发电机负载三个方面,对PG9171E型燃气轮机的启动失败原因进行分析,并提出了处理和预防的一些措施。     

基于FTA方法的燃气轮机涡轮出口温度场不均故障诊断

本文基于故障树分析(FTA)方法以某型燃气轮机发电机组并网发电过程中,涡轮出口温度场出现不均匀现象为顶事件,建立故障树,通过设计复查、质量复查、孔探仪检视和机理分析对故障树底事件进行逐一排除,并对比排故措施贯彻前后涡轮出口温度离散度,最终确定天然气含水引发喷嘴结垢是导致涡轮出口温度场不均的原因。     

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。     

对直接空冷机组空冷单元内环形喷雾增湿系统的数值讨论

应用气水两相流的传热传质理论,建立了600MW直接空冷机组空冷凝汽器喷雾增湿三维数学模型,利用CFD软件对空冷单元内喷雾增湿系统进行数值摸拟,分析了喷嘴圆形布置及喷雾方向对喷雾增湿效果的影响,得到了使机组真空提高幅度最大的喷嘴最佳布置方式,对该类型机组空冷单元的喷雾增湿系统的设计安装有一定参考意义.     

喷雾降温对燃气轮机涡轮叶片损伤的影响

建立了燃气轮机高温涡轮叶片损伤评估模型,包括热力学性能计算模型、应力评估模型、热评估模型和交互损伤分析模型,无法测量参数由热力学性能计算模型计算,作为应力评估模型和热评估模型的输入。根据蠕变与疲劳损伤模型分析结果,对进气道内使用喷雾冷却降温的燃气轮机高温涡轮叶片进行损伤评估,比较了燃气轮机在不同转速以及负荷下,使用喷雾冷却系统前后,高温涡轮叶片损伤的变化,定量评估喷水量对高温叶片寿命的改善。结果表明:启用喷雾冷却系统可以大幅减小因蠕变造成的叶片损伤,在低负荷(30%)时损伤减小的幅度尤为明显,其预期寿命从40 000 h延长到50 000 h以上,可以大幅延长叶片的使用寿命;在夏季运行时(53%负荷),如果以减少蠕变损伤为目标,可以考虑增加喷水量,从40%～100%,叶片各级蠕变损伤最高可减小13.5%。     

压气机进口喷水湿压缩技术应用的限制因素

压气机进口喷水湿压缩技术近年来不但在电站燃气轮机上得到了广泛的应用,而且也开始应用在机械驱动燃气轮机上,同时在工业压气机上也开始了应用。湿压缩技术可以节省压缩耗功,是在炎热气候条件下恢复燃气轮机功率的有效措施。根据国内外分析和应用的经验,本文提出了在应用这项技术时应该注意的几个问题。首先是喷水颗粒尺寸的分布;其次应该注意喷水加湿的装置和过程不要引起压气机效率的降低以及其它值得注意的问题。     

燃气轮机热电冷联产系统的优化设计与运行

提出利用热泵冷水和供热回水冷却冷凝锅炉中的烟气,以回收水份和水蒸汽潜热,采用活性炭吸附、除碳器和离子交换器对冷凝锅炉凝水进行处理后,可达到注汽给水标准,组成闭式程氏循环。以综合效益最好为目标,运用年总费用法和层次分析法,在满足给定的全年热电冷负荷需求的基础上优化系统各设备的运行,合理确定燃气轮机热电冷联产系统的规模与组成形式。通过实例验证了方法的有效性。图11参3     

多工况下燃气轮机高压涡轮叶顶间隙对涡轮效率的影响

涡轮叶顶间隙影响涡轮气动特性。文中针对某型船用燃气轮机在慢车、0.35、0.50、0.85、1.00、1.05等多个工况,通过有限元计算,研究并分析了不同工况时涡轮叶顶间隙高度对涡轮效率的影响。结果发现当运行工况高于0.85工况时该燃气轮机涡轮叶片与机匣衬环发生碰磨;当工况不变时,控制高压涡轮叶顶间隙高度,发现叶顶间隙每增大0.2 mm,涡轮效率降低约0.4%左右,研究结果对主动间隙控制相关研究提供理论参考。     

直接空冷机组喷雾增湿系统的研究

针对大型直接空冷机组在夏季出力受阻的问题,提出采用喷雾增湿系统,以有效降低空冷器入口空气温度,改善空冷器的换热效果,提高机组的运行真空,从而提高机组的出力.对喷雾增湿系统进行了优化设计、数值模拟研究和经济性分析,结果表明:采用喷雾增湿系统可明显提高直接空冷机组夏季出力,有利于提高机组运行的经济性和安全性,对直接空冷机组具有推广应用价值.     

轴流压气机可调进口导叶叶顶间隙的数值仿真

为了研究分布式能源燃气轮机可调进口导叶的叶顶间隙,以某型燃气轮机跨音速级的轴流压气机为 研究对象,采用NUMECA软件对可调进口导叶的不同叶顶间隙方案进行了数值模拟,分析了可调进口导叶叶 顶间隙的仿真方法,以及对压气机跨音速级性能的影响。结果表明:若忽略可调进口导叶的部分间隙,将减 小压气机的堵塞流量,增大高负荷工况的效率;部分间隙的泄漏流增加了可调进口导叶叶顶区域的总压损 失,增大了下游动叶的人口冲角,并改变了近堵塞工况时下游动叶内的激波结构。建议在三维仿真时,不可 忽略可调进口导叶的部分间隙结构