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。     

压气机静叶可调对燃气轮机和联合循环变工况性能的影响

本文叙述了压气机采用可调静叶对单轴恒速燃气轮机变工况性能的影响。通过计算得到了燃气轮机变工况性能曲线,分析了不同的最大排气温度对静叶调节区的影响,以及在部分负荷下机组效率变化的影响。叙述了压气机静叶调节时对由单轴恒速燃气轮机组成的联合循环的影响,指出这时能改善部分负荷下的效率,因而得到了实际应用。     

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...     

跨音速透平特性计算

在分析及计算燃气轮机装置变工况性能时,需要知道透平特性。利用综合的试验数据定性地估算多级跨音速透平特性是一种最简便的方法。本文主要介绍多级跨音速透平特性计算的程序设计,对计算方法和损失模型只作一般讨论。文末,结合实例,对JB公司PG5331燃气透平及斯贝发动机高压透平进行了计算。本程序在DIS—21型电子计算机上计算一个二级跨音速透平特性约一小时。     

考虑冷气掺混的重型燃气轮机变工况运行的精细建模及特性分析

为了研究全工况下燃气轮机内部运行参数及其所具有的特性规律,以PG9351FA燃机为分析对象,建立具有冷气掺混的重型燃气轮机变工况运行精细模型。该模型采用半经验公式对燃机冷却空气掺混量进行估算,充分考虑了冷气掺混对透平性能的影响,以及马赫数、攻角对透平变工况运行时造成的气流参数变化及速度损失的修正。结果显示:所建模型的精度有所提高,利用其计算所得结果与厂家提供数据相比,数据误差可控制在±0.4%以内,可用于预估燃机在部分负荷工况下的运行特性。应用模型分析了透平背压变动对透平膨胀比分配、排气温度及输出功率(出功)的影响,得到了透平内部气体流动参数和性能参数以及分级特性规律,其结果更真实地反映了机组在特定运行策略是的全工况特性规律。     

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.     

某重型燃气轮机一级动叶气热耦合数值模拟

数值模拟是开展燃气轮机部件性能分析的重要手段,但是透平动叶工况与结构高度复杂,要开展完整全三维结构的气热耦合分析存在较大挑战。本文通过外形3D扫描与内型工业CT扫描获得了某重型燃气轮机透平一级动叶的关键几何数据,综合燃气轮机整体工况参数分析等相关信息,对一级动叶实现了完整的三维建模并进行了高质量网格划分,然后开展了单排动叶气热耦合数值模拟。计算获得透平气动效率较高,表面平均温度值比较合理,主要高温点也与透平实际烧蚀点比较吻合。相关结果可为透平动叶故障分析与设计改进提供参考。     

船用分轴燃气轮机主要部件变工况性能的初步研究

建立燃气轮机大负荷范围、准确的变工况模型是燃气轮机热力系统建模研究的一个重要方向。其难点之一在于如何获得准确的部件变工况性能曲线。由于各种原因,一般研究人员只能获得少量的燃气轮机运行数据,因此如何利用这些数据获得准确的部件变工况性能曲线就成为需要解决的问题。在这种情况下,作者以某船用分轴燃气轮机为研究对象,利用少量运行数据对燃气轮机部件变工况通用解析解进行修正,并利用拟合的方法得到了大负荷范围内该燃气轮机主要部件较为准确的变工况性能曲线及其表达式。     

分体式燃气轮机的变工况性能分析

采用商业软件Thermoflex对分体式燃气轮机进行模拟,建立了系统的性能分析模型,分析指出压气机转速、透平转速和燃气初温是影响系统变工况性能的主要因素,并对转速和燃气初温变化时系统的输出性能进行了计算分析.通过和共轴燃机的比较分析,得出了分体式燃气轮机的性能潜力.     

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.     

分轴燃气轮机调节系统动态研究

分轴燃气轮机具有广泛的用途。国外先进的分轴燃气轮机大多已采用一种新的结构——可调喷咀,来作为改善机组性能的有力手段。对带有可调喷咀的分轴燃气轮机调节系统的研究也因而成为一个新的重要课题。本文以机车用的分轴燃气轮机为例,说明这种调节系统的研究方法,作出了所研究的调节系统的传递函数方块图。对于一般分轴机组所没有的系数 kα可调喷咀对高,低压轴的作用系数,作了简要的推导和说明。在求出全部系数后,即可求得相应的系统的动态过程,并得出研究结果。     

新型高温燃气轮机

在日本创制了一种用于蒸汽燃气联合循环装置的试验性工业用高温燃气轮机。在该燃气轮机中采用了两次燃烧、压缩气中间冷却的循环方式。在单独工况下,燃气轮机效率为39.4％。该燃气轮机采用双轴同心布置。在带动发电机的低压轴上,布置了中压透平、低压透平和低压压气机。高压轴将高压透平与高压压气机相连。在低压压气机(压比4.8)与高压压气机(压比11.6)之间设有蒸发式空气中间冷却器。在冷却器中对气流喷水(10.4公斤/秒)。在低压透平前的低压燃烧室中对工质进行再热。图1是该试验性     

带有冷气掺混的三级透平气动性能数值研究

借助NUMECA数值仿真软件,以某型燃气轮机的三级透平作为计算模型,对其在冷却气体掺混前后的流场进行了数值模拟。考虑到工质物性的影响,采用了变比热高温燃气作为计算工质。同时,针对燃气轮机透平进口的变工况问题,选取不同的透平进口总压值进行数值计算。结果表明,冷却气体的加入使得级损失增大,每列叶片流道出口速度或相对速度减小,下游叶片进口气流角减小;在三级透平冷气掺混时改变进口总压值,每列叶片流道的进口气流角几乎不变,除第三级动叶的激波损失与尾迹损失增大外,其余叶片流道的能量损失变化不明显。     

不同燃气轮机组成的增压流化床燃烧联合循环（PFBC—CC）变工况性能比较

通过对单轴、分轴和双轴燃气轮机组成的ＰＦＢＣ－ＣＣ变工况性能进行比较，得出由双轴燃气轮机组成的ＰＦＢＣ－ＣＣ为最佳的结论。同时指出，不论哪种燃气轮机用于ＰＦＢＣ－ＣＣ时，空气流量必须能调节，使其变化满足ＰＦＢＣ炉燃烧的要求。     

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%。     

F级燃气轮机透平末级动叶颤振特性分析

介绍了一种燃气轮机透平叶片颤振分析的方法,以F级燃气轮机透平末级动叶为研究对象,采用该方法分析了其在设计工况以及全速空载2个典型工况下的颤振特性,同时考虑了叶片表面金属涂层以及阻尼结构对颤振特性的影响。研究结果表明,该型透平叶片的气动阻尼值为正,叶片无颤振风险。涂层及阻尼结构对提高最小气动阻尼有积极作用,可以改善叶片颤振特性。研究成果可为透平末级动叶进一步优化时的安全性评估提供参考。     

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     

燃氢燃气轮机的变工况特性

建立了考虑空气冷却的燃气轮机系统的变工况模型,对掺氮燃烧方式和纯氢燃烧方式下燃气轮机的变工况性能进行了计算和分析.利用Chemkin中基于氢气燃烧机理的燃烧模型,对2种燃烧方式下燃烧室内的燃烧特性进行了计算和分析,比较了燃烧区流体速度、层流火焰速度、点火延迟时间和NOx排放量.结果表明:采用纯氢燃烧方式的燃气轮机在扭矩裕度、喘振裕度和透平出口温度三方面的变工况性能都更优,但燃烧室内面临更高的回火可能性和NOx排放量.     

分轴燃气轮机大扰动动态过程的计算

分轴燃气轮机是非线性系统,其大扰动动态过程的计算是个难题。本文以用于燃气/蒸汽联合循环的斯贝核心机为例,论述了以非稳态工况为起始点,用变系数分段小偏差线性比的方程来求解分轴燃气轮机的大扰动动态过程。     

有限元法计算燃气轮机叶轮温度场的研究

本文讨论了燃气轮机叶轮二维稳定与不稳定温度场的有限元计算方法,采用修正Crank-Nicolson方法离散时间项,考虑变物性的影响,推荐叶轮边界换热的准则关系式。最后,对一台国产单轴燃气轮机启动工况的叶轮温度场作了实例计算,得到了一些有用的数据和结论。