[發明專利]一種基于橢圓方程的燃氣輪機部件特性線獲取方法

在審

• 申請號: 201710280775.2
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107239593A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 曹云鵬;楊慶材;李淑英
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種燃氣輪機性能獲取方法。

背景技術

燃氣輪機的整體性能取決于壓氣機、渦輪以及燃燒室等主要部件的特性，其中壓氣機與渦輪特性對燃氣輪機性能的影響最為關鍵。在燃氣輪機性能分析中，部件特性主要用于確定部件的運行點以及部件的進出口參數，其準確性(尤其是非設計點)將會影響性能分析的結果。通常，燃氣輪機部件特性是通過部件特性圖來進行表示，而特性圖是一般是設備生產廠商通過大量的試驗才能夠獲取，對于燃氣輪機的使用者，只能從設備生產廠商獲得少量的特性。通過實驗雖然能夠獲得準確的壓氣機特性，但是實驗費用昂貴。因此，部件特性獲取方法一直是急需解決的技術問題。

現有的基于運行數據與擬合方法確定部件特性，需要提供一個參考特性，且參考特性需與所求部件特性近似，而這個在實際中是很難獲取的，因此，該方法具有一定的實現難度。除此之外，現有方法是使用橢圓方程來擬合部件特性曲線的，而實際中不同壓氣機部件特性曲線形狀會因壓氣機結構的影響而有所不同，將導致橢圓方程擬合方法不再適合，因此，該方法的使用具有很大的局限性。

發明內容

本發明的目的在于提供利用燃氣輪機運行數據獲得燃氣輪機部件特性的一種基于橢圓方程的燃氣輪機部件特性線獲取方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種基于橢圓方程的燃氣輪機部件特性線獲取方法，其特征是：

(1)收集燃氣輪機在不同工況下的穩態運行參數，通過穩態模型計算確定不同穩態工況下的共同工作點參數，包括部件的折合流量、折合轉速、等熵效率以及壓比或者膨脹比，并且把這些參數與設計點參數相除，得到歸一化的參數值；

(2)根據獲取的不同運行工況下的共同工作點參數，對于部件的折合流量-壓比特性，對于每一個運行工況，以坐標軸原點為圓心，折合流量與壓比值確定的坐標點到圓心的距離為半徑作圓，所作的圓作為該運行工況下對應的等轉速曲線的初始曲線，n個運行工況對應n個同心圓，所有的同心圓共同形成部件的折合流量-壓比特性的初始特性圖；對于折合流量與等熵效率特性，對于每一個運行工況，以坐標軸原點為圓心，折合流量與等熵效率確定的坐標點到圓心的距離為半徑作圓，所作的圓作為該運行工況下對應的等轉速曲線的初始曲線，n個運行工況對應n個同心圓，所有的同心圓共同形成部件的折合流量-等熵效率特性的初始特性圖；

(3)把部件折合流量-壓比特性的初始特性圖以及部件折合流量-效率特性圖上的每一條等轉速線的表達式都表示成圓的參數方程，使得等轉速線上的每一點都用參數方程表示，包括之前確定的共同工作點；

(4)對于折合流量-壓比初始特性圖，對每一條等轉速線上的每一點都以等轉速線上的共同工作點為中心，引入折合流量伸縮因子以及壓比伸縮因子，對等轉速線進行伸縮變換，使得等轉速曲線從圓曲線變換到橢圓曲線，而對應的共同工作點位置保持不變；同樣，對于折合流量-等熵效率初始特性圖，對每一條等轉速線上的每一點都以線上的共同工作點為中心，引入折合流量伸縮因子和等熵效率伸縮因子，對等轉速線進行伸縮變換，使得等轉速曲線從圓曲線變換到橢圓曲線，而對應的共同工作點位置保持不變；

(5)對于步驟(4)經過伸縮變換的橢圓曲線，引入橢圓曲線的平移因子，使得橢圓曲線圍繞著共同工作點進行平移，而實現的方法是通過改變控制平移的參數角來實現平移，平移后的橢圓曲線依然經過步驟(1)確定的共同工作點；

(6)對于步驟(5)經平移之后的橢圓曲線，引入橢圓曲線的旋轉因子，使橢圓曲線繞著共同工作點進行旋轉，實現的方法是通過改變控制旋轉的參數角來實現旋轉，旋轉之后的曲線依然經過共同工作點；

(7)對于部件的折合流量-壓比特性圖上的每一條等轉速線，都有四個變換因子，即折合流量的伸縮因子、壓比的伸縮因子、曲線的平移因子以及曲線的旋轉因子，對于折合流量-效率特性圖來說，包含折合流量伸縮因子、等熵效率伸縮因子、曲線的平移因子以及曲線的旋轉因子；對于部件特性圖上的每一條等轉速線都能確定4個變換因子，把所有等轉速線對應的變換因子假設為轉速的多項式函數，從而獲得任意轉速下對應的變換因子；上述的折合流量-壓比特性圖對應的4個變換因子以及折合流量-等熵效率對應的4個變換因子，為部件特性的主系數，每個變換因子與轉速的多項式關系對應的多項式系數為子系數；