[发明专利]基于定温掺混系统的间冷循环船用燃气轮机海水换热器

说明书

基于定温掺混系统的间冷循环船用燃气轮机海水换热器，涉及燃气轮机海水换热器领域。为解决现有海水换热器的冷却能力随海水量和海水温度波动变化，温度不固定，导致无法准确测试间冷循环船用燃气轮机在标准海洋环境下真实的船用燃气轮机性能，在对比时影响比较的准确性和客观公正性的问题。定温掺混系统的输出端上设有一号温度传感器，并与海水转热器的输入口固定连接，海水转热器的输入口设有球阀，定温掺混系统的循环输出端上设有二号温度传感器，并与海水转热器的输出口固定连接，海水转热器输出口上设有球阀，定温掺混系统的一个输入端与热水管连接，定温掺混系统的另一个输入端与冷凝水管连接。本发明适用于间冷循环船用燃气轮机海水换热器。

技术领域

本发明涉及燃气轮机海水换热器领域，具体涉及基于定温掺混系统的间冷循环船用燃气轮机海水换热器。

背景技术

燃气轮机是一种典型的常规燃料动力装置，它具有体积小、功率大、重量轻和启动快等特点，被广泛应用在航空、电力、舰船和天然气输送等工业核心领域中。间冷循环燃气轮机在简单循环燃气轮机的基础上通过增加中间冷却器，优化了热力循环方式，可降低空气进入高压压气机的温度，降低高压压气机耗功，是以最小的改动、最简洁的技术途径提高功率，快速获得一型大功率燃气轮机的最佳手段。海水换热器是间冷循环燃气轮机外循环换热系统的核心部件，其作用为使用低温海水带走内循环中高温淡水的热量，最终起到降低低压压气机后空气温度的作用。一般情况时，对海水换热器入口温度没有特殊要求。但是，对于船用燃气轮机，在研制阶段，需要将入口温度控制在定值，如我国海军条件规定的27℃或美国海军条件规定的32℃，以更好的测试标准海洋环境下真实的船用燃气轮机性能。因此，有必要为间冷循环船用燃气轮机海水换热器设计专门的定温掺混系统。

对间冷循环船用燃气轮机的研究主要集中在以下几个方面：一是间冷循环船用燃气轮机的型号研制，如美国海军指定Rollse-Royce公司、AlliedSignal公司和CAE电子公司共同开发了WR-21型燃机；欧盟多国在第6框架下研制了新概念高压比间冷航空发动机； GE公司联合瑞典沃尔沃航发发动机公司、意大利Avion公司、日本三井住友公司研制了间冷式重型燃气轮机LMS-100等。二是间冷循环船用燃气轮机性能优化分析研究，如 R.C.Wilcock等人论证了提高涡轮进口温度对间冷循环燃气轮机性能的影响；刘顺隆等人对ICR循环总体与系统进行了分析研究并用高阶偏差法计算分析了ICR燃气轮机的变工况性能等。三是间冷循环船用燃气轮机整机或关键部件的仿真技术研究，如骆平平采用容积惯性法在Matlab/Simulink仿真平台上建立了间冷循环燃气轮机仿真模型；王建请采用面向对象模块化建模的方法，建立了间冷循环燃气轮机仿真模型，并对比分析了不同间冷度情况下的运行特性；文超柱等人开发除了间冷器设计程序，可设计并分析间冷器多个截面的温度、压力、速度、局部传热系数等参数的分布和变化趋势；黄育先基于Easy5仿真平台建立了简单循环和间冷回热循环燃气轮机的仿真模型，分别对其进行了稳态特性分析，并将两种循环方式下进行了比较，最后对间冷回热燃气轮机进行了动态特性的研究，并初步对不同循环方式下的燃气轮机进行了控制策略方面的探索。虽然国内外学者和企事业单位已开展了大量研究，但从公开资料中看，尚无针对海水换热器的定温掺混系统的设计工作。

目前间冷循环船用燃气轮机海水换热器普遍存在的问题是：冷却能力随海水量和海水温度波动变化，海水换热器入口温度不固定，导致无法准确测试间冷循环船用燃气轮机在标准海洋环境下真实的船用燃气轮机性能。在不同型号的间冷循环船用燃气轮机进行关键性能比较时，由于所处海洋环境温度不同，只能通过性能折算方法进行比对计算。但对于间冷循环燃气轮机，性能折算方法尚不成熟，无统一标准，造成性能比较时的不确定因素过多，影响比较的准确性和客观公正性。

综上所述，现有的间冷循环船用燃气轮机海水换热器的冷却能力随海水量和海水温度波动变化，海水换热器入口温度不固定，导致无法准确测试间冷循环船用燃气轮机在标准海洋环境下真实的船用燃气轮机性能，只能利用现有的性能折换算法对不同型号的间冷循环船用燃气轮机进行关键性能的对比计算，计算出的结果没有统一得标准进行衡量，影响比较的准确性和客观公正性。

发明内容