[发明专利]高温环境的燃气轮机压气机的改型方法

说明书

本发明提供一种高温环境的燃气轮机压气机的改型方法，包括以下步骤：步骤1)、确定结构约束、第一压气机流量提升率目标值以及第二压气机流量提升率目标值；步骤2)、叶片安装角的敏感性分析；步骤3)、评估改进叶片数量是否符合项目要求；步骤4)、调整改进叶片的安装角变化量；步骤5)、能否符合压气机其它性能要求和压气机改型设计的结构约束；步骤6)、叶型优化；步骤7)、调整可调导叶的开度；步骤8)、是否达到第二压气机流量提升率目标值；步骤9)是否实现设计目标。该改型方法通过先对叶片进行改进优化，调整压气机各级负荷分配，降低进口级在ISO工况下的负荷，给高温环境下增大可调导叶开度提供了更多的空间。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别是涉及一种高温环境的燃气轮机压气机的改型方法。

背景技术

燃气轮机性能保证工况一般定为ISO标准工况，环境温度15℃、绝对大气压力101.325kPa、大气相对湿度60％，这也是燃气轮机的设计工况。在其余条件均保持不变的情况下，燃气轮机压气机流量会随着环境温度的升高而下降，从而导致燃机整机出力下降，这是由压气机通用特性决定的。但若燃气轮机在高温环境下的出力衰减过快，则极大程度地影响其在夏季温度较高的南方地区以及亚非拉低纬度国家燃气轮机项目招投标中的产品竞争力。高温环境指环境温度大于28℃。

为了提高在平均环境温度较高地区的产品竞争力，不仅要保证ISO工况下的压气机流量、压比、效率、裕度等性能指标，还需要提高高温环境下燃气轮机压气机的流量。要达到这个目标，有两种主要途径：一、高温天气下，在安全范围内将可调导叶开度增大，即在原设计100％开度的基础上过开，从而增加压气机流量，但这种方法会显著提高第一级动叶负荷，导致压气机效率下降以及可能引发旋转失速，只能较小幅度的提高压气机的流量，其优点是不会改变压气机ISO工况设计性能；二、通过优化设计压气机部分级叶片的叶型，调整各级负荷分配，使其在较宽的温度范围内保持压气机较高的通流能力，以减缓温度升高时压气机流量的下降趋势，同时将压气机效率保持在一个较高的水平，但这种方法设计难度大，需要兼顾ISO工况与高温天气工况的压气机性能。如何结合上述两种途径，设计出一种提升燃气轮机压气机高温天气下流量的改型方法，使得压气机在常温和高温天气下都具有可观的性能，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种提升燃气轮机压气机高温天气下流量，且使得压气机在常温和高温天气下都具有可观的性能的燃气轮机压气机的改型方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高温环境的燃气轮机压气机的改型方法，包括以下步骤：

步骤1)、确定压气机改型设计的结构约束、仅改进叶片的叶型后的第一压气机流量提升率目标值以及改进叶片的叶型的基础上叠加改进可调导叶的开度的第二压气机流量提升率目标值；所述叶片包括动叶和静叶；

步骤2)、根据对叶片进行的安装角的敏感性分析，获取各排叶片安装角改变后的流量提升率，并将各排叶片安装角改变后的流量提升率按照数值的绝对值大小排序；将各排叶片中，叶片安装角改变后的流量提升率大于第一压气机流量提升率目标值，且数值的绝对值大小排序处于预设名次之前的叶片作为初始改进叶片；

步骤3)、评估改进叶片数量是否符合项目要求，当改进叶片数量是符合预设的项目要求时，进行步骤4)；当改进叶片数量不符合项目要求时，将改进叶片数量减少若干排，以使得改进叶片数量符合项目要求，进行步骤4)；当首次评估改进叶片数量是否符合项目要求时，改进叶片数量为步骤2)中初始改进叶片的数量；

步骤4)、调整步骤3)中所确定的改进叶片的安装角变化量，来判断是否能够确定最终叶片安装角变化量；如果是能够确定最终叶片安装角变化量，则进行步骤5)；如果不能够确定最终叶片安装角变化量，则增加改进叶片数量后，返回步骤3)；