[發明專利]一種船舶燃氣輪機多級軸流壓氣機多列可轉導/靜葉冪指數式聯合調控規律設計方法

有效

• 申請號: 202011161322.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112487565B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 王琦;王廷;張舟;洪青松;萬新超;李冬;任蘭學
• 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: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;F04D27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的目的在于提供一種船舶燃氣輪機多級軸流壓氣機多列可轉導/靜葉冪指數式聯合調控規律設計方法，提取進口第一級動葉片特征截面位置處的氣動參數，獲取在折合轉速下的第一級動葉進口氣動參數，進而求出進口可轉導葉在該折合轉速時的轉動角度；然后令各列可轉靜葉在動作過程中的轉動角度與其成冪指數式規律關系，獲取各列可轉靜葉的轉動角度值；分別進行各個特征折合轉速下的各列可轉導/靜葉轉動角度計算，得到壓氣機各列可轉導/靜葉在不同折合轉速下的轉動角度，從而設計出壓氣機的多列可轉導/靜葉冪指數式聯合調控規律。本發明能夠快速地獲得較為理想的多列可轉導/靜葉聯合調控轉角規律，有效提升壓氣機在低工況下的喘振裕度指標。

技術領域

本發明涉及的是一種燃氣輪機設計方法，具體地說是船舶燃氣輪機壓氣機設計方法。

背景技術

壓氣機作為船舶燃氣輪機最為重要的三大核心部件之一，其技術性能和可靠性直接影響著船舶燃氣輪機的安全性、經濟性指標的實現。船舶燃氣輪機要在保證設計點性能的同時，特別強調低工況下的寬裕度高效運行。這種大范圍變工況下的運行特點，使燃氣輪機在作為船舶動力系統推進或發電使用時的低工況穩定性問題十分突出，并往往成為機組性能的限制瓶頸，這就對船舶燃氣輪機壓氣機在非設計工況下的性能與穩定性提出了更高的要求。因此，為了使船舶燃氣輪機具有更寬的穩定工作范圍與更優秀的變工況性能，往往需要采用各種防喘擴穩技術，提高其壓氣機在低工況下的喘振裕度指標。

在各種壓氣機防喘擴穩技術中，可轉導/靜葉調控技術是提高壓氣機非設計工況性能的最常用也是最重要的技術手段。隨著船舶燃氣輪機對壓氣機低工況喘振裕度指標要求的不斷提升，壓氣機的可轉導/靜葉防喘擴穩設計技術也在不斷發展。同時，隨著可轉導/靜葉列數的逐漸增加與可轉導/靜葉調控方式的日趨靈活，多列可轉導/靜葉之間的角度組合方案樣本數量激增，這給壓氣機多列可轉導/靜葉的聯合調控轉角規律設計帶來了更大的難度和挑戰。

發明內容

本發明的目的在于提供能夠有效提高壓氣機低工況喘振裕度的船舶燃氣輪機壓氣機可轉導/靜葉防喘擴穩設計技術，實現壓氣機喘振裕度提升的一種船舶燃氣輪機多級軸流壓氣機多列可轉導/靜葉冪指數式聯合調控規律設計方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種船舶燃氣輪機多級軸流壓氣機多列可轉導/靜葉冪指數式聯合調控規律設計方法，其特征是：

(1)選擇沿葉高平均半徑位置作為可轉導/靜葉轉角計算的特征截面；

(2)提取壓氣機在設計點下進口第一級動葉片特征截面位置處的氣動參數，包括：進口軸向速度C_1a、圓周速度U、進口絕對氣流角α₁和進口相對氣流角β₁；

(3)根據壓氣機設計點折合轉速n_np以及要求解可轉導/靜葉轉動角度的壓氣機折合轉速n_np′，獲取該折合轉速下第一級動葉片特征截面位置處的圓周速度U′；

(4)設定在該折合轉速n_np′下，通過可轉導/靜葉轉動調節所預期達到的折合流量值G_np′，結合壓氣機設計點折合流量值G_np，獲取該折合轉速下第一級動葉片特征截面位置處的進口軸向速度C_1a′；

(5)求解進口可轉導葉在該折合轉速n_np′時的轉動角度Δα，保持第一級動葉片特征截面位置處的進口相對氣流角在可轉導/靜葉轉動前后不變，即β₁′＝β₁，根據該折合轉速下第一級動葉片特征截面位置處的圓周速度U′、進口軸向速度C_1a′和進口相對氣流角β₁′，獲取在該折合轉速下可轉導/靜葉轉動后第一級動葉片特征截面位置處的進口絕對氣流角α₁′，進而獲取進口可轉導葉在該折合轉速n_np′時的轉動角度Δα；