基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，包括利用传感器获取设计转速下各参考基元级进出口总压和压气机进口总温总压，并由此计算各参考基元级压比和压气机进口流量；将设计转速、压气机进口流量、参考基元级压比代入各参考基元级标准退化特性图组，计算得到各参考基元级退化因子和其余基元级退化因子；分别使用所有基元级退化因子，对相应的基元级标准退化特性图进行插值，得到各基元级当前特性图；将新转速、新进口流量代入各基元级当前特性图，得到各基元级喘振裕度，选择最小值作为压气机整机喘振裕度。本发明专利技术解决了轴流压气机性能退化时喘振裕度无法准确计算的问题，为轴流压气机的主动喘振裕度控制提供了依据。

【技术实现步骤摘要】
基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法
本专利技术是一种基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，属于燃气轮机建模与仿真

技术介绍
轴流压气机喘振裕度的准确估计是燃气轮机整机安全、稳定和高效运行的基础。喘振裕度反映的是压气机当前工作点与喘振边界的距离，当喘振裕度过小时，压气机内的高能气流轴向振荡进而带动机械结构如叶片、轮盘和轴承进行低频大幅振荡，轻则造成叶片和机匣磨损，重则导致轮盘断裂、转静子抱死和停车。当喘振裕度过大时，燃气轮机的性能无法被充分发挥，也就意味着启动时间更长，状态切换更慢，效率更低。退化会对导致压气机特性图产生变化，进而使喘振裕度的估计出现偏差。燃气轮机工作一定时间后会出现流量退化和效率退化，表现在特性图中为转速线和喘振边界线随工作时间增加分别向左下角和右下角移动，这就意味着在相同转速和相同流量下，退化后的压气机工作点距离喘振边界更近，喘振裕度更小。若此时还按照未退化的理想特性图进行计算，实际喘振裕度将小于理想喘振裕度，导致压气机喘振裕度过小。在当前轴流压气机喘振裕度计算中，一般将压气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是包括以下步骤：/n(1)利用传感器设计转速下各参考基元级进出口总压和压气机进口总温总压，并计算各参考基元级压比和压气机进口流量；/n(2)将设计转速、压气机进口流量、参考基元级压比代入各参考基元级标准退化特性图组，计算得到各参考基元级退化因子和其余基元级退化因子；/n(3)分别使用所有基元级退化因子对相应基元级标准退化特性图进行插值，得到各基元级当前特性图；/n(4)当转速和进口流量变化后，将新转速、新进口流量代入各基元级当前特性图，得到各基元级喘振裕度，选择最小值作为压气机整机喘振裕度。/n

【技术特征摘要】
1.基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是包括以下步骤：
(1)利用传感器设计转速下各参考基元级进出口总压和压气机进口总温总压，并计算各参考基元级压比和压气机进口流量；
(2)将设计转速、压气机进口流量、参考基元级压比代入各参考基元级标准退化特性图组，计算得到各参考基元级退化因子和其余基元级退化因子；
(3)分别使用所有基元级退化因子对相应基元级标准退化特性图进行插值，得到各基元级当前特性图；
(4)当转速和进口流量变化后，将新转速、新进口流量代入各基元级当前特性图，得到各基元级喘振裕度，选择最小值作为压气机整机喘振裕度。


2.根据权利要求1所述的基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是所述步骤(1)中，所述参考基元级，不失一般性，可取第一基元级、中间基元级、最后基元级为参考基元级。


3.根据权利要求1所述的基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是所述参考基元级压比计算公式为：



其中，πi为基元级序数为i的参考基元级压比，和分别为第i个基元级转子出口和进口总压；
进口流量计算公式为：



K为常数，取0.04，和分别为压气机进口总压和总温，S为已知的压气机进口面积，q(λ)为密流函数。


4.根据权利要求1所述的基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是所述步骤(1)中，q(λ)为密流函数，计算公式为：



k为空气比热比，取1.4，λ为已知进口气流马赫数M的单值函数，计算公式为：



式中M为已知参数。


5.根据权利要求1所述的基于基元级退化特性图的轴流压气机喘...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子豪，黄向华，张天宏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32