用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统及其设计方法技术方案

本申请属于航空燃气涡轮发动机燃料调节系统设计技术领域，特别涉及一种用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统及其设计方法，设计方法包括如下步骤：方案设计步骤、根据基本功能需求设计出气体燃料调节系统；管路内径选取步骤、根据流速范围，计算气体燃料调节系统中管路内径；部件公称通径选取步骤、根据管路内径确定对应位置的部件公称通径；可调节流阀选取步骤、根据阀的公称通径、流通能力等，确定需要选取的可调节流阀；气源压强选取步骤、考虑管路及部件的压强损失，来确定气源压强。本申请的用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统及其设计方法，安全可靠，使用方便，可以直接应用在各种地面用、船用燃气轮机中，具有较好的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】
用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统及其设计方法
本申请属于航空燃气涡轮发动机燃料调节系统设计
，特别涉及一种用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统及其设计方法。
技术介绍
中档功率工业用燃气涡轮发动机广泛使用天然气、煤层气、焦炉气、高炉气等气体燃料，相应地，燃气涡轮发动机需配备气体燃料调节系统，以便按需调节气体燃料流量。按需要供给并调节燃气涡轮发动机气体燃料的系统，是气动系统在燃气涡轮发动机燃料调节系统上的具体应用。气体燃料调节系统在工业用燃气轮机中应用广泛，但是尚无具体的气体燃料调节系统设计流程及方法可借鉴，故相关设计及调试经验积累不足。
技术实现思路
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统及其设计方法。第一方面，本申请公开了一种用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统，其特征在于，设置在恒压气源与燃烧室之间，包括气体燃料切断设备、可调节流阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第一控制器；其中所述气体燃料切断设备的前端通过供气管路与所述恒压气源连通，后端通过供气管路与所述可调节流阀的前端连通，所述气体燃料切断设备用于在预定状态时切断气体燃料供应；所述可调节流阀的后端通过供气管路与燃烧室喷嘴连通，且在所述可调节流阀的前端和后端的供气管路上分别设置有第一压力传感器和第二压力传感器；所述第一控制器与所述可调节流阀连接，用于根据接收的所述第一压力传感器和第二压力传感器的监测值，调节所述可调节流阀的流通面积，以调节供往燃烧室的气体燃料流量。根据本申请的至少一个实施方式，所述气体燃料切断设备包括：第一截止阀，其前端通过供气管路与所述恒压气源连通；第二截止阀，其前端通过供气管路连通至所述第一截止阀的后端，所述第二截止阀的后端通过供气管路连通至所述可调节流阀的前端；排空阀，其前端通过排气管路连通至所述第一截止阀与所述第二截止阀之间的供气管路上，其后端通过排气管路与大气连通；第二控制器，分别与所述第一截止阀和排空阀连接，用于分别控制所述第一截止阀和排空阀的通断；第三控制器，与所述第二截止阀连接，用于控制所述第二截止阀的通断。根据本申请的至少一个实施方式，在所述可调节流阀的前端的供气管路上还设置有温度传感器。根据本申请的至少一个实施方式，供气管路的内径大小，是按照供气管路的流速在15～25m/s范围内进行计算得到；排气管路的内径不小于供气路管内径的四分之一。根据本申请的至少一个实施方式，所述第一截止阀、第二截止阀以及可调节流阀的公称通径，与供气管路的内径一致。所述排空阀公称通径与排气管路的内径一致。根据本申请的至少一个实施方式，所述恒压气源的气源压强为1.1倍的可调节流阀前压强。根据本申请的至少一个实施方式，所述可调节流阀的最大气体燃料的可调节流阀前压强计算时，等效面积取其规定的最大值，流量取最大气体燃料流量的1.1倍。第二方面，本申请还公开了一种用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统的设计方法，包括如下步骤：方案设计步骤、根据基本功能需求设计出气体燃料调节系统；其中，基本功能需求包括：a、按主机需求，分单区或多区向燃烧室供应气体燃料；b、按控制器指令，调节供往燃烧室各区的气体燃料流量；c、停车时，可靠切断气体燃料供应；管路内径选取步骤、根据流速范围，计算所述气体燃料调节系统中管路内径；部件公称通径选取步骤、根据管路内径确定对应位置的部件公称通径；可调节流阀选取步骤、根据阀的公称通径、流通能力以及对应最大气体燃料的可调节流阀前压强，确定需要选取的可调节流阀；气源压强选取步骤、考虑管路及部件的压强损失，来确定气源压强。根据本申请的至少一个实施方式，在所述方案设计步骤中，根据基本功能需求确定出的气体燃料调节系统中，包括相连接的：恒压气源、可调节流阀、串联的第一截止阀和第二截止阀、排空阀、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器，以及对应的第一控制器、第二控制器、第三控制器；另外，在所述方案设计步骤中，包括如下设计要求：串联的第一截止阀和第二截止阀保证停车时可靠切断气体燃料供应；停车时，能够在第一截止阀和第二截止阀之间用排空阀将第一截止阀渗漏的少量燃料排入大气，防止燃料渗入燃烧室；能够通过调节可调节流阀的流通面积调节供往燃烧室的气体燃料流量；能够通过第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器监控系统状态；停车或燃气涡轮发动机运转但不供气时，能够通过第一控制器控制可调节流阀关闭，通过第二控制器控制第一截止阀关闭，通过第三控制器控制第二截止阀关闭，以及再通过第二控制器控制排空阀打开；供气时，能够通过第二控制器控制第一截止阀打开，通过第三控制器控制第二截止阀打开，再通过第二控制器控制排空阀关闭，最后通过第一控制器控制可调节流阀，以按需调节流通面积。根据本申请的至少一个实施方式，所述管路内径选取步骤中，供气管路的内径大小，是按照供气管路的流速在15～25m/s范围内进行计算得到，排气管路的内径不小于供气路管内径的四分之一；以及在所述部件公称通径选取步骤中，所述第一截止阀、第二截止阀以及可调节流阀的公称通径，与供气管路的内径一致，所述排空阀公称通径与排气管路的内径一致；在所述可调节流阀选取步骤中，所述可调节流阀的最大气体燃料的可调节流阀前压强计算时，等效面积取其规定的最大值，流量取最大气体燃料流量的1.1倍；所述气源压强选取步骤中，所述恒压气源的气源压强为1.1倍的可调节流阀前压强。本申请至少存在以下有益技术效果：本申请针对燃气轮机燃料调节设计领域目前尚无明确的气体燃料调节系统设计方法问题，提出了一种具体的，具有指导意义的一种用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统及其设计方法，本申请的系统及其设计方法，安全可靠，使用方便，可以直接应用在各种地面用、船用燃气轮机中，具有较好的市场应用前景。附图说明图1是本申请用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统的构成图；图2是本申请用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统的设计方法流程图。具体实施方式为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。本申请针对燃气涡轮发动机燃料调节系统设计中，无有效的燃料调节系统设计方法，不便于本领域技术人员开展燃料调节系统详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统，其特征在于，设置在恒压气源与燃烧室之间，包括气体燃料切断设备、可调节流阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第一控制器；其中/n所述气体燃料切断设备的前端通过供气管路与所述恒压气源连通，后端通过供气管路与所述可调节流阀的前端连通，所述气体燃料切断设备用于在预定状态时切断气体燃料供应；/n所述可调节流阀的后端通过供气管路与燃烧室喷嘴连通，且在所述可调节流阀的前端和后端的供气管路上分别设置有第一压力传感器和第二压力传感器；/n所述第一控制器与所述可调节流阀连接，用于根据接收的所述第一压力传感器和第二压力传感器的监测值，调节所述可调节流阀的流通面积，以调节供往燃烧室的气体燃料流量。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统，其特征在于，设置在恒压气源与燃烧室之间，包括气体燃料切断设备、可调节流阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第一控制器；其中
所述气体燃料切断设备的前端通过供气管路与所述恒压气源连通，后端通过供气管路与所述可调节流阀的前端连通，所述气体燃料切断设备用于在预定状态时切断气体燃料供应；
所述可调节流阀的后端通过供气管路与燃烧室喷嘴连通，且在所述可调节流阀的前端和后端的供气管路上分别设置有第一压力传感器和第二压力传感器；
所述第一控制器与所述可调节流阀连接，用于根据接收的所述第一压力传感器和第二压力传感器的监测值，调节所述可调节流阀的流通面积，以调节供往燃烧室的气体燃料流量。


2.根据权利要求1所述的用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统，其特征在于，所述气体燃料切断设备包括：
第一截止阀，其前端通过供气管路与所述恒压气源连通；
第二截止阀，其前端通过供气管路连通至所述第一截止阀的后端，所述第二截止阀的后端通过供气管路连通至所述可调节流阀的前端；
排空阀，其前端通过排气管路连通至所述第一截止阀与所述第二截止阀之间的供气管路上，其后端通过排气管路与大气连通；
第二控制器，分别与所述第一截止阀和排空阀连接，用于分别控制所述第一截止阀和排空阀的通断；
第三控制器，与所述第二截止阀连接，用于控制所述第二截止阀的通断。


3.根据权利要求1所述的用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统，其特征在于，在所述可调节流阀的前端的供气管路上还设置有温度传感器。


4.根据权利要求2所述的用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统，其特征在于，供气管路的内径大小，是按照供气管路的流速在15～25m/s范围内进行计算得到；
排气管路的内径不小于供气路管内径的四分之一。


5.根据权利要求4所述的用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统，其特征在于，所述第一截止阀、第二截止阀以及可调节流阀的公称通径，与供气管路的内径一致。
所述排空阀公称通径与排气管路的内径一致。


6.根据权利要求2所述的用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统，其特征在于，所述恒压气源的气源压强为1.1倍的可调节流阀前压强。


7.根据权利要求6所述的用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统，其特征在于，所述可调节流阀的最大气体燃料的可调节流阀前压强计算时，等效面积取其规定的最大值，流量取最大气体燃料流量的1.1倍。


8.一种用于燃气涡轮发动机的气体燃料调节系统的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柳，崔利丰，李萱莹，张翼鹏，左伟，荣芹芳，才莉，孙丰华，马亚泉，王兆铭，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21