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申请/专利权人：西安热工研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种基于热力学原理的重型燃气轮机关键部件效能参数分析计算方法，包括：S1:建立压气机数学模型；S2:建立燃烧室数学模型；S3:建立透平冷却空气量处理的数学模型；S4:建立透平数学模型；S5:将步骤S1、S2、S3、S4通过计算输入和输出量之间衔接后，建立重型燃气轮机关键部件效能参数分析的整体数学模型；S6:求解重型燃气轮机关键部件效能参数分析的整体数学模型，获得重型燃气轮机关键部件的效能参数。实现了压气机效率、燃烧室效率、透平效率、燃烧室出口温度等实际运行中无法直接测量的重型燃气轮机关键部件综合性效能指标或参数的分析和计算，为准确分析重型燃气轮机运行健康状态、探索重型燃气轮机效能劣化主要致因提供了基础数据支撑。

主权项：1.一种重型燃气轮机关键部件效能参数分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:建立压气机数学模型，其计算输出量作为步骤S2燃烧室数学模型的建立提供已知输入量；在建立压气机数学模型时，将进口总温T2、总压p2、流量G2、抽气流量Gbleed1、Gbleed2、Gbleed3和抽气焓值hbleed1、hbleed2、hbleed3、出口总压p3等作为输入量；将压气机等熵效率ηc作为假定值，最终由迭代计算得到；计算输出量为压气机出口总温T3、出口流量G3、压气机耗功Nc；压气机数学模型的基本计算公式如下：1根据公式1和公式2，由压气机进口总温T2，计算压气机进气相对压比π2和比焓ha,T2；lgπ2＝f1T21 2根据公式3和公式4，计算压气机出口相对压比π3； π3＝πc×π243根据公式5，计算压气机出口等熵温度T3S；T3S＝f3[lgπ3]54根据公式6，由T3S计算压气机出口的空气等熵比焓ha,T3S； 5根据公式7，计算压气机出口空气实际比焓ha,T3； 6根据公式8，求得压气机出口空气温度7根据公式9，计算压气机出口空气流量G3；G3＝G2-Gbleed1-Gbleed2-Gbleed398根据公式10，计算压气机耗功功率NC；NC＝G3h3-G2h2+Gbleed1hbleed1+Gbleed2hbleed2+Gbleed3hbleed310上述公式1、2、5、8式中，f1、f2、f3、f4通过查相关的空气物性参数表得到，按公开文献查询的张世铮公式计算空气物性；上述公式1～10中，温度的单位均为K，比焓的单位为kJkg，压力的单位为kPa，流量的单位kgs，功率的单位为kW；S2:建立燃烧室数学模型，其计算输出量作为步骤S4透平数学模型的建立提供已知输入量；在建立燃烧室数学模型时，将燃料流量Gf、燃料温度Tf与焓值hf、燃料组分与热值Qlo、燃烧室入口空气流量G31、入口空气温度T31、入口空气压力p3作为输入量；将燃烧室效率ηtc作为假定值，最终由迭代计算得到；计算输出量为燃烧室出口烟气的流量G4、温度T4、组分和焓值h4；燃烧室模型的原则性计算公式为： 上式中：Gf为燃料流量，kgs；hf为燃料进入燃烧室温度对应的显焓kJkg；燃料显焓采用标准《燃气轮机验收试验》GBT14100—2016推荐的Landolt-多项式进行计算；hf0为燃料在15℃对应的显焓，kJkg；Qlo为温度为15℃、常压下的燃料低位热值，kJkg；燃料低位热值由天然气组分，根据标准《天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法》计算得到；ηtc为燃烧室效率；G31为燃烧室进口空气量，kgs；若压气机出口至燃烧室入口之间无其它流量进出，则燃烧室进口空气量等于压气机出口空气流量G3；h31为燃烧室进口空气焓值，kJkg；若压气机出口至燃烧室入口之间无其它流量和能量进出，则燃烧室进口空气焓值等于压气机出口空气焓值h3；p31为燃烧室进口空气压力，kPa，等于压气机出口空气压力p3；h0air为空气在参考温度下取15℃的焓值，kJkg；G4为燃烧室出口燃气流量，kgs，计算公式为：G4＝G31+Gf12h4为燃烧室出口燃气焓值，kJkg；燃气焓值等于燃气各组分焓值与燃气各组分质量分数的乘积之和，燃气各组分焓值可查相关物性参数表计算，本文采用公开文献中的张世铮公式计算，燃气的组分由燃烧化学反应方程式计算；h0gas为燃烧室出口燃气在参考温度下的焓值，kJkg；p4为燃烧室出口燃气压力，kPa；S3:建立透平冷却空气量处理的数学模型；S4:在S3透平冷却空气量处理数学模型的基础上，建立透平数学模型；S5:将步骤S1、S2、S3、S4通过计算输入和输出量之间衔接后，建立重型燃气轮机关键部件效能参数分析的整体数学模型；S6:求解重型燃气轮机关键部件效能参数分析的整体数学模型，获得重型燃气轮机关键部件的效能参数。

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