进排气用增大冷流量结构及其设计方法与流程

本发明涉及燃气轮机，尤其是一种进排气用增大冷流量结构及其设计方法。

背景技术：

1、燃气轮机通过燃烧燃料，将燃料的化学能转化为动能。燃料燃烧产生大量的热量，这些热量传导至燃气轮机表面，在额定功率下，燃气轮机表面高达500℃，进而通过对流、辐射等方式使箱体内空气温度升高。船用燃气轮机工作时，采用排气引射通风方式进行箱装体环境冷却已使箱装体内各种设备均在允许的环境温度下正常工作。

2、在实际使用中，同一型燃气轮机应用于不同的船型，而不同的船型由不同的引射、排气系统组成，由于箱装体冷却空气受到实际引射冷却空气管路，及排烟管路阻力的影响，当燃气轮机安装于阻力较大的引射及排气系统的船型，将造成冷却空气不足，从而造成燃气轮机电气元件超温丧失功能的问题。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种进排气用增大冷流量结构及其设计方法，能够满足不同船型的引射、排气系统，提供充足冷却空气量。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种进排气用增大冷流量结构，应用于进排气结构的排气管出口位置，采用排气缩口段，排气缩口段包括：

4、缩口底座，位于排气管的出口端部，

5、缩口本体，与缩口底座之间紧固连接；所述缩口本体的直径自缩口底座起，沿出气方向逐渐减小。

6、一种应用进排气用增大冷流量结构的燃气轮机排气引射通风结构，包括燃气轮机本体，燃气轮机本体安装于a型引射、排气系统处，排气缩口段安装于排气口的出口端部。

7、一种设计进排气用增大冷流量结构的设计方法，包括如下步骤：

8、步骤一：以固定的缩率，缩小缩口本体的出口截面积，获取若干组出口截面积数据，

9、步骤二：检测若干组出口截面积数据所对应的设备实发功率，直至额定工况，

10、步骤三：

11、测试引射阻力；令进气管的空气进口位置、进气管靠近出气位置分别为j1截面和j2截面，使j1截面与j2截面的气流总压差值小于设计值；

12、测试排气阻力，令排气管出气口端面为p2截面，排气管靠近进气位置的截面为p1截面，使p1截面与p2截面的气流总压差值小于设计值，

13、满足上述步骤要求得到的截面积通道为适合增大冷却空气量的排气缩口段的喷口尺寸。

14、作为上述技术方案的进一步改进：

15、步骤一中的缩率可选范围0.5％-1.5％。

16、步骤三测试过程中，将按照缩率获得的若干个缩口模型分别安装于排气管出口，并同时起动设备实发功率至额定工况。

17、燃气轮机输出额定功率后，各缩口模型通过探针测得引射管和排气管的总压，将同一管道两端的总压差与设计值对比，若低于设计值，则为合格结构。

18、一种验证设计所得进排气用增大冷流量结构的验证方法，包括如下步骤：

19、测量引射空气流量，以及设备热效率，引射空气流量大于设计值的，为合格缩口尺寸；引射空气流量大于设计值前提下，设备热效率越高越好。

20、本发明的有益效果如下：

21、本发明结构简单、故障率低，操作方便、结果直观，利用先获取较宽范围的待测试缩口直径参数、再依次检测引射管、排气管总压差，并与设计值比较的方式，能够精准得出箱装体冷却空气受到实际引射冷却空气管路及排烟管路阻力的影响下，实际冷却空气是否充足、冷却效率是否符合要求的结果。

22、本发明相较于常规方案中直接缩小喷口的方式，能够有效防止设备效率下降，利用设计步骤中的四组参数对比，能够同时满足冷却要求和功率要求。

23、本发明适用性高，能够满足不同船型的引射、排气系统的适配要求，不易造成安装于阻力较大的引射及排气系统的船型而导致冷却空气不足、燃气轮机电气元件超温丧失功能的问题；具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种进排气用增大冷流量结构，其特征在于：应用于进排气结构的排气管(4)出口位置，采用排气缩口段(5)，排气缩口段(5)包括：

2.一种应用如权利要求1所述的进排气用增大冷流量结构的燃气轮机排气引射通风结构，其特征在于：包括燃气轮机本体(1)，燃气轮机本体(1)安装于a型引射、排气系统处，排气缩口段(5)安装于排气口的出口端部。

3.一种设计权利要求1所述进排气用增大冷流量结构的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的设计方法，其特征在于：步骤一中的缩率可选范围0.5％-1.5％。

5.如权利要求3所述的设计方法，其特征在于：步骤三测试过程中，将按照缩率获得的若干个缩口模型分别安装于排气管(4)出口，并同时起动设备实发功率至额定工况。

6.如权利要求5所述的设计方法，其特征在于：燃气轮机输出额定功率后，各缩口模型通过探针测得引射管(2)和排气管(4)的总压，将同一管道两端的总压差与设计值对比，若低于设计值，则为合格结构。

7.一种验证权利要求1所述设计方法设计所得进排气用增大冷流量结构的验证方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种进排气用增大冷流量结构及其设计方法，通过固定缩率，缩小排气管出口截面直径来实现提高冷却空气流量的目的；以缩小出口截面积的排气管的状态，燃气轮机实发功率到额定工况。通过测试得出引射阻力，使引射总压差值小于设计值。测试排气阻力，使排气总压差值小于设计值。当引射空气量满足要求值，同时燃气轮机效率最大，则认为该结构为最佳排气管出口缩口段。

技术研发人员：魏昌淼,曹春荣,王利伟,李金奇,邱建超
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0三研究所无锡分部
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10