[發明專利]基于解析法的燃氣輪機及其聯合循環的變工況分析方法

有效

• 申請號: 201210197135.2
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102877945A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 闞偉民;肖小清;馬曉茜;謝明超;范立莉;鄧小文
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院;華南理工大學
• 主分類號: F02C7/00
• 分類號: F02C7/00;G06F19/00
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明涉及一種基于解析法的典型燃氣輪機及其聯合循環的變工況分析方法。

背景技術

由于外界需求負荷、環境溫度等諸因素變化，燃氣輪機出力、效率或熱耗率等性能指標亦隨之改變，機組常常處于變工況運行狀態?？疾臁⒈容^不同燃氣輪機機組的負荷特性及壓氣機積垢特性，就需要將燃氣輪機的相關性能指標折算到某種基準條件。

燃氣輪機屬于定容式動力機械，環境溫度對其功率和效率的影響有相當大的影響。定性分析，這是由于：①隨著環境溫度升高，空氣密度減小，致使吸入壓氣機的空氣質量流量減少，機組的做功能力隨之變??；②壓氣機的耗功量隨吸入空氣的熱力學溫度成正比，即環境溫度升高時，燃氣輪機的凈出力減小；③當環境溫度升高時，即使機組的轉速和燃氣初溫保持恒定，壓氣機的壓縮比將有所下降，這將導致燃氣透平做功量的減少，而燃氣透平的排氣溫度卻有所提高。

對于帶有可調導葉（IGV）溫度控制的燃氣輪機，其環境溫度特性的研究遠比定性分析復雜，壓氣機設置IGV的燃氣輪機，當機組啟?；蛘{整負荷時，通過調節IGV葉片角度，限制進入壓氣機的空氣流量，從而達到保護機組安全運行和提高運行效率的目的。由于IGV參與燃氣輪機的自動控制，使得燃氣輪機各部件的參數及環境溫度特性的研究變得復雜。

因為外界負荷、環境溫度等因素的影響，燃氣輪機的參數變化頻繁，很難通過實際采集的現場數據得到一定負荷情況下的環境溫度特性。這就需要盡量結合現場數據，通過理論分析、計算的方法，建立燃氣輪機的變工況模型，獲得燃氣輪機的環境溫度特性、進排氣阻力特性和負荷特性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是提供一種燃氣輪機及其聯合循環的變工況分析方法。以此建立變工況模型，根據模型運算的結果對燃氣輪機的環境溫度特性和負荷特性進行研究。獲得帶有IGV溫度控制的燃氣輪機恒速帶負荷運行時的穩態變工況特性。

解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于解析法的燃氣輪機及其聯合循環的變工況分析方法，包括以下步驟：

S1??進行壓氣機進氣歧管差壓數據的合理性分析，剔除不合理數據；

S2??根據步驟S1得到的數據樣本，結合分散控制系統（DCS）數據進行燃氣輪機運行性能測算；

S3??建立燃氣輪機的變工況模型，包括以下步驟；

S3.1建立燃氣輪機的IGV溫控規律模型；

S3.2建立壓氣機壓比π_c?~（IGV，t_a）模型；

S3.3建立壓氣機流量G_c?~（IGV，t_a）模型；

S3.4建立壓氣機進氣阻力模型；

S3.5建立IGV溫控規律下的壓氣機效率－流量特性曲線；

S3.6建立燃氣透平的膨脹比模型；

S3.7建立燃氣透平的流量模型；

S3.8建立燃氣透平等熵效率模型；

S4??進行燃氣輪機整體變工況性能模擬；

S5??根據步驟S4的結果畫出燃氣輪機整體變工況曲線圖,研究燃氣輪機環境溫度特性:包括功率-環境溫度特性、效率-環境溫度特性、排氣參數-環境溫度特性、壓氣機的壓比-環境溫度特性；

S6??根據步驟S4的結果研究進排氣阻力對燃氣輪機性能的影響；

S7??根據步驟S4的結果研究燃氣輪機的負荷特性，包括：

S7.1根據步驟S5的結果計算基準條件下燃氣輪機性能的影響因子：基準功率-環境溫度折算因子、基準功率-環境壓力折算因子、基準功率-相對濕度折算因子、基準效率-環境溫度折算因子；

S7.2根據步驟S7.1的結果將燃氣輪機功率及效率修正到基準環境條件，繪制燃氣輪機折算效率－折算功率曲線，并對曲線數據進行擬合得到燃氣輪機折算效率—折算功率的數學模型。

所述的步驟S1中的進行壓氣機進氣歧管差壓數據的合理性分析為：

采用壓氣機進氣歧管靜壓法，計算壓氣機的空氣流量，即按式（2-1）估算：

??????????????????????????????????????????????（2-1）