[实用新型]重型压气机空气流量和效率在线测量装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种重型压气机空气流量和效率在线测量装置，主要是在线检测重型燃气轮机变工况运行中压气机空气流量和压气机效率。适用于9F级燃气-蒸汽联合循环机组。属于发电工业及附属设备技术领域。

背景技术：

电力工业中所使用的重型燃气轮机的压气机流量大、级数多、压比高。影响压气机性能因素,主要是由于燃气轮机在实际运行中常常处于偏离设计工况的状态，因此对于压气机流量无法采用直接测量手段。

对于可调导叶IGV（下称：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。9F等级燃气轮机，压气机设置可调导叶（IGV）。当机组启停或调整负荷时，通过调节IGV叶片角度的变化，限制进入压气机的空气流量，从而达到保护机组安全运行、提高运行效率的目的。IGV的最小开度为34度，最大开度为－5度。启动令发出（L4master on），IGV即打开到中间开度，以减小空气流量，防止机组喘振。当机组转速>2745rpm时，IGV关闭到最小开度，在燃气轮机负荷<108MW时，保持最小开度不变，以维持较高的燃气轮机排气温度，提高联合循环的整体效率。若负荷继续增加，则IGV逐渐打开，到燃气轮机负荷等于243MW时达到最大开度，之后即使负荷继续增加，IGV开度也保持不变。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，问题变得复杂。

由于外界负荷、环境温度等的影响，燃气轮机的参数变化频繁，例如，IGV开度、燃气轮机功率等参数。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，必须通过理论分析、计算的方法，获得燃气轮机压气机的IGV温控规律模型、压气机压比πc、压气机进气阻力模型、压气机流量Gc-（IGV，ta）模型、IGV温控规律下的压气机效率－流量特性模型。

为了获得压气机特性的数据，可以采用实验、气动热力计算、全三维数值模、曲线拟合等方法得到。其中，实验的方法花费高，获得的数据点有限，很少有公开数据；全三维数值模拟计算量太大，计算周期长；气动热力计算方法直接计算时精度难以保证,应用较少。因此，这些方法在实际应用中受到了一定限制。

要实时监测压气机流量和压气机效率可通过建立压气机的变工况特性仿真模型，结合现场实际运行工况参数进行实时在线计算得到。

实用新型内容：

本实用新型的目的，是为提供一种重型压气机空气流量和效率在线测量装置，该装置适用于重型燃气轮机变工况运行中压气机空气流量和压气机效率的在线监测，可进一步指导燃气-蒸汽联合循环机组的运行，提高燃气-蒸汽联合循环机组效率。

本实用新型的目的可以通过采取以下技术方案达到：

重型压气机空气流量和效率在线测量装置，其结构特点在于：包括数据采集单元、数据处理单元、压气机测量模型单元、压气机实时流量单元和压气机实时效率单元，由数据采集单元实时采集机组运行过程中的负荷、大气压力、大气温度、大气湿度、IGV开度、进气滤网差压、进气岐管负压的现场运行参数，并将数据传送到数据处理单元，数据处理单元将收集到的实时数据进行计算处理成数据信号，传送到压气机测量模型单元测算，测算结果作为压气机实时空气流量和压气机实时效率，并分别送到压气机实时流量单元和压气机实时效率单元5。

本实用新型的目的之二还可以通过采取以下技术方案达到：

进一步地，压气机测量模型单元由燃气轮机的IGV温控规律模型、压气机压比模型πc-（IGV，ta）、压气机流量模型Gc-（IGV，ta）、压气机进气阻力模型和IGV温控规律下的压气机效率－流量特性曲线模型组成。

进一步地，燃气轮机的IGV温控规律模型，是指机组带负荷稳定运行时，透平进气温度T3与IGV开度之间的温控规律模型，表达式描述为：

T₃=2.4725·IGV+1404.1,IGV≤39%

T₃=0.6943·IGV+1473.4,IGV>39%

进一步地，压气机压比πc-（IGV，ta）模型，是指机组带负荷稳定运行时，压气机压比πc-（IGV，ta）关系，用表达式描述为：

G_c=(a·t_a+b)IGV²+(c·t_a+d)IGV+(e·t_a+f)

式中：常数a、b、c、d、e、f的数值由图中曲线拟合得到。