基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制系统及方法

摘要：

本发明公开了一种基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制系统及方法，涉及燃气轮机控制技术领域。包括：级间流场测量模块，用于通过压气机级间流场参数测量装置，采集级间流场参数；各级液滴蒸发量计算模块，用于通过干压缩试验获取干压缩过程级间流场的参数，通过湿压缩试验获取湿压缩过程级间流场的参数，并计算液滴的蒸发量；加湿喷水控制模块，用于根据液滴蒸发量与给定喷水量的比较结果进行喷水量控制和调整。本发明能够定量的表示燃气轮机喷水后压气机内的压缩过程中有多少液态水蒸发转化为了气态水，并建立一套定量的湿压缩测量及评价体系，并以此来调控喷水量。

专利类型：发明专利

申请/专利号：CN202311533552.4

申请日期：2023-11-16

公开/公告号：CN117365740A

公开/公告日：2024-01-09

主分类号：F02C3/30(2006.01)

申请/专利权人:济南中科先行燃气轮机科技有限公司

发明/设计人:奚宁宁;仝晓东;王星;刘磊

主申请人地址:251401 山东省济南市济阳区崔寨街道中心大街1号崔寨商务中心A107室

专利代理机构:济南圣达知识产权代理有限公司

代理人:张庆骞

国别省市代码:山东;37

权利要求：

1.一种基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制系统，其特征在于，包括： 级间流场测量模块，用于通过压气机级间流场参数测量装置，采集级间流场参数； 各级液滴蒸发量计算模块，用于通过干压缩试验获取干压缩过程级间流场的参数，通过湿压缩试验获取湿压缩过程级间流场的参数，并计算液滴的蒸发量，进而汇总出湿压缩过程中液滴的压气机各级整体蒸发量； 加湿喷水控制模块，用于根据总体液滴蒸发量与给定喷水量的比较结果进行喷水量控制和调整。 2.如权利要求1所述的基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制系统，其特征在于，干压缩试验流场参数包括来流的总压、静压以及总温，每一级静叶的总压以及静温。 3.如权利要求1所述的基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制系统，其特征在于，利用压气机级间流场参数测量装置对静叶的总压以及静温进行测量，压气机级间流场参数测量装置包括若干探针和测压管。 4.如权利要求3所述的基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制系统，其特征在于，所述探针为叶形探针，探针与静叶一体焊接，探针测得的总压和静温数据通过测压管连接到外界，测压管外径为1mm。 5.如权利要求4所述的基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制系统，其特征在于，所述探针包括四个总压探针和两个静压探针，总压探针迎着来流设置在静叶前部，静温探针背向来流设置在静叶后部。 6.如权利要求1所述的基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制系统，其特征在于，各级液滴蒸发量计算模块包括湿压缩试验模块，被配置为设定起始的喷水量，保持燃气轮机核心机转速不变进行湿压缩试验，得到湿压缩过程级间流场的参数。 7.如权利要求1所述的基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制系统，其特征在于，计算单级水蒸气蒸发量的公式为： 式中，α表示液滴温度和流体温度之比，β表示液滴速度与流体速度之比，Mw表示液滴的质量，Cw表示水的比热容，Vin、Vout分别表示进出口气体流速，L为水的气化潜热，ΔDn为第n个微元段的水蒸气蒸发量，Ma表示干空气的质量，Mv表示水蒸气的质量，Cpa为空气的定压比热，Cpv为水蒸气的定压比热； 第N个微元段后水蒸气的含量 8.一种基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 通过压气机级间流场参数测量装置，采集级间流场参数； 通过干压缩试验获取干压缩过程级间流场的参数，通过湿压缩试验获取湿压缩过程级间流场的参数，并计算液滴的蒸发量，进而汇总出湿压缩过程中液滴的压气机各级整体蒸发量； 根据总体液滴蒸发量与给定喷水量的比较结果进行喷水量控制和调整。 9.如权利要求8所述的基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制方法，其特征在于，根据液滴蒸发量与给定喷水量的比较结果进行喷水量控制和调整的具体步骤为： 如果给定喷水量减去计算的蒸发量大于0.1kg/s，表明当前喷水量大于设定阈值，则将给水量调小0.05kg/s； 如果给定喷水量减去计算的蒸发量小于0.1kg/s，则比较两者计算的差值绝对值，如果绝对值也小于0.1，表明当前喷水量小于设定阈值，则将喷水量增大0.05kg/s。 10.如权利要求9所述的基于燃气轮机级间流场参数测量的喷水量控制方法，其特征在于，为了避免循环一直进行，将喷水量的调大和调小过程进行计数，如果调大和调小过程都调节大于9次，则停止调节，保持喷水量不变。