[发明专利]一种船舶燃气轮机多级轴流压气机多列可转导/静叶幂指数式联合调控规律设计方法

说明书

本发明的目的在于提供一种船舶燃气轮机多级轴流压气机多列可转导/静叶幂指数式联合调控规律设计方法，提取进口第一级动叶片特征截面位置处的气动参数，获取在折合转速下的第一级动叶进口气动参数，进而求出进口可转导叶在该折合转速时的转动角度；然后令各列可转静叶在动作过程中的转动角度与其成幂指数式规律关系，获取各列可转静叶的转动角度值；分别进行各个特征折合转速下的各列可转导/静叶转动角度计算，得到压气机各列可转导/静叶在不同折合转速下的转动角度，从而设计出压气机的多列可转导/静叶幂指数式联合调控规律。本发明能够快速地获得较为理想的多列可转导/静叶联合调控转角规律，有效提升压气机在低工况下的喘振裕度指标。

技术领域

本发明涉及的是一种燃气轮机设计方法，具体地说是船舶燃气轮机压气机设计方法。

背景技术

压气机作为船舶燃气轮机最为重要的三大核心部件之一，其技术性能和可靠性直接影响着船舶燃气轮机的安全性、经济性指标的实现。船舶燃气轮机要在保证设计点性能的同时，特别强调低工况下的宽裕度高效运行。这种大范围变工况下的运行特点，使燃气轮机在作为船舶动力系统推进或发电使用时的低工况稳定性问题十分突出，并往往成为机组性能的限制瓶颈，这就对船舶燃气轮机压气机在非设计工况下的性能与稳定性提出了更高的要求。因此，为了使船舶燃气轮机具有更宽的稳定工作范围与更优秀的变工况性能，往往需要采用各种防喘扩稳技术，提高其压气机在低工况下的喘振裕度指标。

在各种压气机防喘扩稳技术中，可转导/静叶调控技术是提高压气机非设计工况性能的最常用也是最重要的技术手段。随着船舶燃气轮机对压气机低工况喘振裕度指标要求的不断提升，压气机的可转导/静叶防喘扩稳设计技术也在不断发展。同时，随着可转导/静叶列数的逐渐增加与可转导/静叶调控方式的日趋灵活，多列可转导/静叶之间的角度组合方案样本数量激增，这给压气机多列可转导/静叶的联合调控转角规律设计带来了更大的难度和挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供能够有效提高压气机低工况喘振裕度的船舶燃气轮机压气机可转导/静叶防喘扩稳设计技术，实现压气机喘振裕度提升的一种船舶燃气轮机多级轴流压气机多列可转导/静叶幂指数式联合调控规律设计方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种船舶燃气轮机多级轴流压气机多列可转导/静叶幂指数式联合调控规律设计方法，其特征是：

(1)选择沿叶高平均半径位置作为可转导/静叶转角计算的特征截面；

(2)提取压气机在设计点下进口第一级动叶片特征截面位置处的气动参数，包括：进口轴向速度C_1a、圆周速度U、进口绝对气流角α₁和进口相对气流角β₁；

(3)根据压气机设计点折合转速n_np以及要求解可转导/静叶转动角度的压气机折合转速n_np′，获取该折合转速下第一级动叶片特征截面位置处的圆周速度U′；

(4)设定在该折合转速n_np′下，通过可转导/静叶转动调节所预期达到的折合流量值G_np′，结合压气机设计点折合流量值G_np，获取该折合转速下第一级动叶片特征截面位置处的进口轴向速度C_1a′；

(5)求解进口可转导叶在该折合转速n_np′时的转动角度Δα，保持第一级动叶片特征截面位置处的进口相对气流角在可转导/静叶转动前后不变，即β₁′＝β₁，根据该折合转速下第一级动叶片特征截面位置处的圆周速度U′、进口轴向速度C_1a′和进口相对气流角β₁′，获取在该折合转速下可转导/静叶转动后第一级动叶片特征截面位置处的进口绝对气流角α₁′，进而获取进口可转导叶在该折合转速n_np′时的转动角度Δα；