[发明专利]一种分圈分压式计量活门衬套型孔结构及设计方法

说明书

本发明公开了一种分圈分压式计量活门衬套型孔结构及设计方法。包括分设于主油路衬套(1)上的主衬套型孔(2)和副油路衬套(3)上的副衬套型孔(4)；所述的主油路衬套(1)和副油路衬套(3)分体设置。本发明避免了主、副油路的相互干扰，且燃油流量匹配性调节方便；且提供了一种针对计量活门衬套型孔结构设计的方法。

技术领域

本发明涉及燃气轮机分布式控制系统的燃油计量特性设计领域，特别是一种分圈分压式计量活门衬套型孔结构及设计方法。

背景技术

燃油计量活门和衬套是燃油计量装置的关键液压部件，一般都采用单通道燃油计量活门组件，它是燃气轮机燃油控制系统的核心，其燃油计量方式直接影响燃油控制系统的稳态控制精度和动态特性；其性能和可靠性决定了整个燃气轮机控制系统的优劣和可靠性。

传统的或常用的燃油计量活门组件是在一个燃油计量活门衬套上设置两个或多个计量型孔(参见图4)，通过直线移动一个燃油计量活门来控制型孔面积，从而控制通过型孔的燃油流量。其缺点是调整弹簧、衬套型孔面积、活门移动距离等匹配性设计难度大，燃油流量匹配性调节困难；工作中主、副油路相互干扰，流量摆动大，甚至引发噪声等。

除此外，目前传统的燃油分配装置对计量活门衬套型孔结构设计缺乏有效的设计计算，大多是在设计经验的基础上通过试验进行反复修正，此设计方法周期长，成本高，且很难实现最佳的燃油分配要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种分圈分压式计量活门衬套型孔结构及设计方法。本发明避免了主、副油路的相互干扰，且燃油流量匹配性调节方便；且提供了一种针对计量活门衬套型孔结构设计的方法。

本发明的技术方案：一种分圈分压式计量活门衬套型孔结构，包括分设于主油路衬套上的主衬套型孔和副油路衬套上的副衬套型孔；所述的主油路衬套和副油路衬套分体设置；所述的主衬套型孔的开启面积S_主满足下述数学模型：

其中y为活门轴向开口的位移量；

所述的副衬套型孔的开启面积S_副下述数学模型：

其中y为活门轴向开口的位移量。

前述的分圈分压式计量活门衬套型孔结构的设计方法，包括下述步骤：

a.根据燃油计量特性，计算各状态点主/副油路的喷嘴前压力值P_出；所述的P_出按下述公式计算：

P_出＝P_差+P_反，

其中P_差为供油压差，P_反为燃烧室反压；

b.根据燃油计量特性，读取各状态点的燃油进口压力值P_入；

c.根据燃油计量特性，读取各状态点的主/副油路的燃油流量Q；

d.将步骤a～c中读取的P_出、P_入和Q代入下述公式计算得到各状态点衬套型孔的开启面积S，每一个燃油进口压力值p_入对应一个衬套型孔的开启面积；

其中，μ为流量系数；ρ为燃油密度；

e.确定活门弹簧参数，之后计算各状态点燃油进口压力值P_入对应的弹簧的压缩量；之后计算各状态点下活门轴向开口的位移量y；

y＝F-L-H；