舰用间冷循环燃气轮机间冷器失效性能分析.pdf

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1、第36卷第12期2014年12月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．36．No．12Dec．．2014舰用问冷循环燃气轮机问冷器失效性能分析李徐嘉，敖晨阳，刘云生(海军装备研究院，北京100161)摘要：为研究某型舰用间冷循环燃气轮机间冷器失效时的性能，本文建立燃气轮机动态仿真模型，在保证压气机10％喘振裕度以及涡轮前温度不超温的情况下，计算间冷器失效时燃气轮机的各性能参数，得出间冷器失效后燃气轮机仍能继续使用的结论，最后根据计算结果给出该型燃气轮机的一些设计建议

2、。关键词：燃气轮机；问冷器；失效；分析中图分类号：u664．131文献标识码：文章编号：1672—7649(2014)12—0043—04Adoi：10．3404／j．issn．1672—7649．2014．12．009Analysisoftheperfbrmanceofacertaintypeofwarship-usedintercooling-cyclegas-turbinewithitsintercoolerinVaUdatingLIXu-jia，AOChen—yang，LIUYun-sh

3、eng(NaValAcademyofAmament，Beijing10016l，China)蔗Abstract：InordertoanalysisthepeIfoHnanceofacenaintypeofwarship-usedintercooling—cyclegas-turbinewhenitsinterc001erwasinvalidated，thispaperestablishedadynamicsimulationmodelofthegas—turbine，andcalcuIatedi

4、tsped．omanceparameter8incaseofguaranteeing10％surgema唱inofthecompressorandturbineinlettemperaturenotoverheating，t}lengottlleconclusiontllatgas—turbinecanstillworkwhenitsintercoolerwasinValidated，finallygiVesomeadVicestothedesignersofthegas—turbineacco

5、rdingtothecalculationresults．Keywords：gas—turbine；interc001er；invalidation；analysis0引言1间冷循环燃气轮机间冷器失效的原因分析间冷循环燃气轮机是在分轴燃气轮机的高、低压压气机之间安装中间空气冷却器的复杂循环燃气轮机。间冷器利用低温液体降低进入高压压气机空气温度的同时减少高压压气机耗功，以达到提高燃气轮机功率的目的。舰用燃气轮机的间冷器若发生故障或需要进行清洗维护时，燃气轮机的整体性能因为进入高压压器机空气温度的变

6、化而发生改变，本文针对某间冷循环燃气轮机间冷器失效时该机性能的变化情况进行量化分析。三轴舰用间冷循环燃气轮机结构如图1所示，整个间冷系统由机上冷却器和机外冷却器2部分组成。机上冷却器的工作原理是利用温度较低的液体冷却燃气轮机低压压气机出口的较高温空气，机外冷却器的工作原理是利用海水冷却从机上冷却器被空气加热的液体，使液体重新以低温进入机上冷却器对空气进行冷却。机上冷却器和机外冷却器均利用电泵使冷却液流量满足冷却空气的要求。从间冷器结构分析出使间冷器失效的2种情况：收稿日期：2013一09—29；

7、修回日期：2013一ll一2l作者简介：李徐嘉(1985一)，男，助理工程师，研究方向为舰用燃气轮机仿真。·44·舰船科学技术第36卷．’一翁1)计算方法的选取当间冷器失效时，进入高压压气机的空气温度会比问冷器正常时上升，根据相似理论，高压压气机的折合参数会发生变化，此时高压压气机的工况点会偏离间冷器正常工作时的工况点，高压压气机的变化，必然带来整机其他部件工况点都发生偏移，所有部件会在动态过程中重新匹配，并远离额定工况点，使燃气轮机整体性能发生变化。如果用普通的循环热力计算方法去进行计算，会遇

8、到：①压气机的压比如何确定；②各部件的效率如何确定；③燃油流量如何确定；④即使对前三点假定参数并进行匹配计算，但匹配后的部件工况点是否在合理工作区域内，例如压气机的工作点是否在合理范围内不得而知。由于间冷失效后各部件是在动态中进行重新匹配，所以最佳的方法是建立燃气轮机的动态仿真模型进行计算。+2)间冷循环燃气轮机动态仿真模型的建立为了满足燃气轮机动态仿真的要求，本文基于模块化建模思想，并考虑容积惯性和转子惯性，将间冷循环燃气轮机分为压气机、涡轮、间冷器、燃烧室、负载、容积模块和转子模块，在Mat