[发明专利]基于解析法的燃气轮机及其联合循环的变工况分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于解析法的典型燃气轮机及其联合循环的变工况分析方法。

背景技术

由于外界需求负荷、环境温度等诸因素变化，燃气轮机出力、效率或热耗率等性能指标亦随之改变，机组常常处于变工况运行状态。考察、比较不同燃气轮机机组的负荷特性及压气机积垢特性，就需要将燃气轮机的相关性能指标折算到某种基准条件。

燃气轮机属于定容式动力机械，环境温度对其功率和效率的影响有相当大的影响。定性分析，这是由于：①随着环境温度升高，空气密度减小，致使吸入压气机的空气质量流量减少，机组的做功能力随之变小；②压气机的耗功量随吸入空气的热力学温度成正比，即环境温度升高时，燃气轮机的净出力减小；③当环境温度升高时，即使机组的转速和燃气初温保持恒定，压气机的压缩比将有所下降，这将导致燃气透平做功量的减少，而燃气透平的排气温度却有所提高。

对于带有可调导叶（IGV）温度控制的燃气轮机，其环境温度特性的研究远比定性分析复杂，压气机设置IGV的燃气轮机，当机组启停或调整负荷时，通过调节IGV叶片角度，限制进入压气机的空气流量，从而达到保护机组安全运行和提高运行效率的目的。由于IGV参与燃气轮机的自动控制，使得燃气轮机各部件的参数及环境温度特性的研究变得复杂。

因为外界负荷、环境温度等因素的影响，燃气轮机的参数变化频繁，很难通过实际采集的现场数据得到一定负荷情况下的环境温度特性。这就需要尽量结合现场数据，通过理论分析、计算的方法，建立燃气轮机的变工况模型，获得燃气轮机的环境温度特性、进排气阻力特性和负荷特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种燃气轮机及其联合循环的变工况分析方法。以此建立变工况模型，根据模型运算的结果对燃气轮机的环境温度特性和负荷特性进行研究。获得带有IGV温度控制的燃气轮机恒速带负荷运行时的稳态变工况特性。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于解析法的燃气轮机及其联合循环的变工况分析方法，包括以下步骤：

S1  进行压气机进气歧管差压数据的合理性分析，剔除不合理数据；

S2  根据步骤S1得到的数据样本，结合分散控制系统（DCS）数据进行燃气轮机运行性能测算；

S3  建立燃气轮机的变工况模型，包括以下步骤；

S3.1建立燃气轮机的IGV温控规律模型；

S3.2建立压气机压比π_c ~（IGV，t_a）模型；

S3.3建立压气机流量G_c ~（IGV，t_a）模型；

S3.4建立压气机进气阻力模型；

S3.5建立IGV温控规律下的压气机效率－流量特性曲线；

S3.6建立燃气透平的膨胀比模型；

S3.7建立燃气透平的流量模型；

S3.8建立燃气透平等熵效率模型；

S4  进行燃气轮机整体变工况性能模拟；

S5  根据步骤S4的结果画出燃气轮机整体变工况曲线图,研究燃气轮机环境温度特性:包括功率-环境温度特性、效率-环境温度特性、排气参数-环境温度特性、压气机的压比-环境温度特性；

S6  根据步骤S4的结果研究进排气阻力对燃气轮机性能的影响；

S7  根据步骤S4的结果研究燃气轮机的负荷特性，包括：

S7.1根据步骤S5的结果计算基准条件下燃气轮机性能的影响因子：基准功率-环境温度折算因子、基准功率-环境压力折算因子、基准功率-相对湿度折算因子、基准效率-环境温度折算因子；

S7.2根据步骤S7.1的结果将燃气轮机功率及效率修正到基准环境条件，绘制燃气轮机折算效率－折算功率曲线，并对曲线数据进行拟合得到燃气轮机折算效率—折算功率的数学模型。

所述的步骤S1中的进行压气机进气歧管差压数据的合理性分析为：

采用压气机进气歧管静压法，计算压气机的空气流量，即按式（2-1）估算：

                                              （2-1）