[發明專利]基于定溫摻混系統的間冷循環船用燃氣輪機海水換熱器

有效

• 申請號: 201910769247.2
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN110332826B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 張智博;林楓;李貝貝;張曉云;馬正軍;劉文文;何彬
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0三研究所
• 主分類號: F28C3/04
• 分類號: F28C3/04;F28F27/02;G01M15/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

基于定溫摻混系統的間冷循環船用燃氣輪機海水換熱器，涉及燃氣輪機海水換熱器領域。為解決現有海水換熱器的冷卻能力隨海水量和海水溫度波動變化，溫度不固定，導致無法準確測試間冷循環船用燃氣輪機在標準海洋環境下真實的船用燃氣輪機性能，在對比時影響比較的準確性和客觀公正性的問題。定溫摻混系統的輸出端上設有一號溫度傳感器，并與海水轉熱器的輸入口固定連接，海水轉熱器的輸入口設有球閥，定溫摻混系統的循環輸出端上設有二號溫度傳感器，并與海水轉熱器的輸出口固定連接，海水轉熱器輸出口上設有球閥，定溫摻混系統的一個輸入端與熱水管連接，定溫摻混系統的另一個輸入端與冷凝水管連接。本發明適用于間冷循環船用燃氣輪機海水換熱器。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機海水換熱器領域，具體涉及基于定溫摻混系統的間冷循環船用燃氣輪機海水換熱器。

背景技術

燃氣輪機是一種典型的常規燃料動力裝置，它具有體積小、功率大、重量輕和啟動快等特點，被廣泛應用在航空、電力、艦船和天然氣輸送等工業核心領域中。間冷循環燃氣輪機在簡單循環燃氣輪機的基礎上通過增加中間冷卻器，優化了熱力循環方式，可降低空氣進入高壓壓氣機的溫度，降低高壓壓氣機耗功，是以最小的改動、最簡潔的技術途徑提高功率，快速獲得一型大功率燃氣輪機的最佳手段。海水換熱器是間冷循環燃氣輪機外循環換熱系統的核心部件，其作用為使用低溫海水帶走內循環中高溫淡水的熱量，最終起到降低低壓壓氣機后空氣溫度的作用。一般情況時，對海水換熱器入口溫度沒有特殊要求。但是，對于船用燃氣輪機，在研制階段，需要將入口溫度控制在定值，如我國海軍條件規定的27℃或美國海軍條件規定的32℃，以更好的測試標準海洋環境下真實的船用燃氣輪機性能。因此，有必要為間冷循環船用燃氣輪機海水換熱器設計專門的定溫摻混系統。

對間冷循環船用燃氣輪機的研究主要集中在以下幾個方面：一是間冷循環船用燃氣輪機的型號研制，如美國海軍指定Rollse-Royce公司、AlliedSignal公司和CAE電子公司共同開發了WR-21型燃機；歐盟多國在第6框架下研制了新概念高壓比間冷航空發動機； GE公司聯合瑞典沃爾沃航發發動機公司、意大利Avion公司、日本三井住友公司研制了間冷式重型燃氣輪機LMS-100等。二是間冷循環船用燃氣輪機性能優化分析研究，如 R.C.Wilcock等人論證了提高渦輪進口溫度對間冷循環燃氣輪機性能的影響；劉順隆等人對ICR循環總體與系統進行了分析研究并用高階偏差法計算分析了ICR燃氣輪機的變工況性能等。三是間冷循環船用燃氣輪機整機或關鍵部件的仿真技術研究，如駱平平采用容積慣性法在Matlab/Simulink仿真平臺上建立了間冷循環燃氣輪機仿真模型；王建請采用面向對象模塊化建模的方法，建立了間冷循環燃氣輪機仿真模型，并對比分析了不同間冷度情況下的運行特性；文超柱等人開發除了間冷器設計程序，可設計并分析間冷器多個截面的溫度、壓力、速度、局部傳熱系數等參數的分布和變化趨勢；黃育先基于Easy5仿真平臺建立了簡單循環和間冷回熱循環燃氣輪機的仿真模型，分別對其進行了穩態特性分析，并將兩種循環方式下進行了比較，最后對間冷回熱燃氣輪機進行了動態特性的研究，并初步對不同循環方式下的燃氣輪機進行了控制策略方面的探索。雖然國內外學者和企事業單位已開展了大量研究，但從公開資料中看，尚無針對海水換熱器的定溫摻混系統的設計工作。

目前間冷循環船用燃氣輪機海水換熱器普遍存在的問題是：冷卻能力隨海水量和海水溫度波動變化，海水換熱器入口溫度不固定，導致無法準確測試間冷循環船用燃氣輪機在標準海洋環境下真實的船用燃氣輪機性能。在不同型號的間冷循環船用燃氣輪機進行關鍵性能比較時，由于所處海洋環境溫度不同，只能通過性能折算方法進行比對計算。但對于間冷循環燃氣輪機，性能折算方法尚不成熟，無統一標準，造成性能比較時的不確定因素過多，影響比較的準確性和客觀公正性。

綜上所述，現有的間冷循環船用燃氣輪機海水換熱器的冷卻能力隨海水量和海水溫度波動變化，海水換熱器入口溫度不固定，導致無法準確測試間冷循環船用燃氣輪機在標準海洋環境下真實的船用燃氣輪機性能，只能利用現有的性能折換算法對不同型號的間冷循環船用燃氣輪機進行關鍵性能的對比計算，計算出的結果沒有統一得標準進行衡量，影響比較的準確性和客觀公正性。

發明內容