本发明属于燃气轮机领域，具体涉及一种燃气轮机转角驱动级可转导叶的转动执行机构参数的计算方法。
背景技术：
1、燃气轮机通过多列可转导叶提升压气机的低转速喘振裕度，多列可转导叶中的每一列都随转速不同有不同的转角范围，各列可转导叶之间的转角规律需要通过统一的执行结构调节。可转导叶执行机构的主要部件包含作动器、转动机构、联动环、拨叉、松紧器、转臂、可转导叶等，在机组运行时，可转导叶执行机构作为实现多列可转导叶规律调整的机构，不仅需要保证多列可转导叶之间的转角规律满足气动设计给定转角，而且需要保证各转速下的转角精度。因此，在可转导叶的转动执行机构的设计过程中，需要提出计算方法，精确计算各部件的结构参数，保证执行机构的稳定性和可转导叶转角规律。
2、在可转导叶执行机构参数设计过程中，作动器的行程控制着转动机构的转动范围，各可转导叶在一致的转角范围下有不同的转动角度，为保证按规律协调运行，需要选定某一级可转导叶作为转角驱动级，并以此驱动级的可转导叶转角范围，约束转动机构的转动范围，其余级作为转角随动级在此运行范围内开展计算，完成执行结构连接部件参数的设计。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种燃气轮机转角驱动级可转导叶的转动执行机构参数的计算方法。可以广泛应用于燃气轮机领域的可转导叶执行机构结构设计过程中，确定可转导叶执行机构各部件的结构参数，以保证各列可转导叶转角规律和运行精度。
2、一种燃气轮机转角驱动级可转导叶的转动执行机构参数的计算方法，包括以下步骤：
3、s1，根据气动设计时给出的各列可转导叶转角规律，确定转角范围；
4、s2，确定可转导叶转动执行机构的结构，选取转角驱动级的可转导叶级，开展计算；
5、s3，以压气机轴线方向为基准，计算进口导叶转臂在最小转角状态的角度θa和在最大转角状态的角度θb，即θa＝αigv-|θb|，θb＝-θzb-θi，其中θzb为转臂中心线与进口导叶转柄切面的夹角，θi为最大转角状态下的可转导叶转柄接触面与压气机轴线的夹角，以顺时针为负，逆时针为正；
6、s4，确定水平状态和联动环结构设计参数。由于可转叶片沿中分面对称分布，联动环在设计同样沿中分面对称，当转臂中心线与压气机轴线平行时，拨叉与松紧器的连接点也处于压气机中分面上，此时称为水平状态。为保证联动环转动稳定性，联动环推荐采用固定导轨设计，当在水平状态时，联动环导轨凸台与滚柱的接触位置角度为β1，以此为接触位置为基准，与最小转角状态的接触位置距离是凸台一侧宽度ha，与最大转角状态的接触位置距离是凸台另一侧宽度hb；
7、s5，确定可转导叶执行机构结构，提取其安装参数，为便于计算通过简化结构得到可转导叶执行机构计算简图。提取结构设计时执行机构部件在机匣上的安装位置参数：包括联动环对称面距可转导叶转柄中心的距离l1，对于联动环在固定轨道上转动的结构，l1保持不变；转动机构转动中心距压气机轴线的距离l2及角度β2；转臂与联动环接触处的圆半径r1；拨叉与松紧器连接处的圆半径r2；
8、s6，选定安装状态，计算进口导叶的松紧器长度等关键参数。给定安装状态时初始转动机构螺杆的角度β0，和螺杆长度初始值l4和进口导叶的安装状态转角角度α0，推荐以最小转角状态安装，α0＝-αigv，计算螺杆与松紧器接触坐标(x1，y1)；拨叉与松紧器连接处坐标(x2，y2)；最终得到进口导叶的松紧器长度l3和安装状态下的联动环移动距离h；
9、s7，计算最小转角状态下，联动环的移动距离ha、拨叉中心位置角度αa、转动中心与拨叉中心距离la和螺杆位置角度βa；
10、s8，计算最大转角状态下，联动环的移动距离hb、拨叉中心位置角度αb、转动中心与拨叉中心距离lb和螺杆位置角度βb；为保证滚柱不脱离机匣上的导轨凸台，导轨凸台β1位置的两侧设计宽度不小于ha和|hb|；
11、s9，调整安装状态给定的初始转动机构螺杆的角度β0，重复s6至s8计算过程，直至最小转角状态下和最大转角状态下的螺杆位置角度βa和βb在目标位置，根据安装后作动器伸长杆的长度范围确定目标位置范围；
12、s10，仅考虑进口导叶连接的条件下，完成s3至s9的计算过程，确定螺杆的转角范围βa～βb，在保证范围不变条件下，根据转角跟随级可转导叶的执行机构参数的计算方法，计算转角跟随级可转导叶的转动机构上螺杆的长度和松紧器长度。
13、s11，末级可转导叶由于转角最小，其执行结构的螺杆最短，进口导叶转角范围最大，其执行结构的螺杆最长，为保证末级可转导叶执行结构的螺杆不至于过小，无法实现结构设计，调整进口导叶的螺杆长度，重复s3至s10，直至满足设计要求。
14、进一步地，所述s1中设计转速下的转角最大，一般是0°，称为最大转角状态，随着转速降低，可转导叶转角减小，最小的可转导叶转角称为最小转角状态。各列可转叶片的转角范围可表示为：进口导叶0～-αigv，其余各级可转导叶0～-αs(i)，i＝1～n，n是可转导叶所在级序，αigv和αs(i)是转角绝对值；各列可转导叶的关系为：αs(i)＝x(i)×αigv，i＝1～n，n是可转导叶所在级序，x(i)是各级可转导叶与进口导叶的比例系数。
15、进一步地，所述s2中各列可转导叶中，进口导叶转角范围最大，末级可转导叶转角范围最小，开展设计时，以进口导叶作为转角驱动级，其余可转导叶作为转角跟随级开展可转导叶执行结构的参数计算。
16、进一步地，所述s6具体包括：针对s5中的可转导叶执行机构结构，安装状态下的执行机构结构参数的计算公式如下：
17、x1＝l2×cosβ2+l4×cosβ0
18、y1＝l2×sinβ2+l4×sinβ0
19、x2＝r2×cos(tan(θb-α0)×l1/r1)
20、y2＝r2×sin(tan(θb-α0)×l1/r1)
21、
22、h＝tan(θb-α0)×l1
23、其中，给定安装状态时初始转动机构螺杆的角度β0，和螺杆长度初始值l4和进口导叶的安装状态转角角度α0，推荐以最小转角状态安装，α0＝-αigv。计算螺杆与松紧器接触坐标(x1，y1)；拨叉与松紧器连接处坐标(x2，y2)；最终得到进口导叶的松紧器长度l3和安装状态下的联动环移动距离h。
24、进一步地，所述s7具体包括：针对s5中的可转导叶执行机构结构，最小转角状态下的执行机构位置参数的计算公式如下：
25、ha＝tan(θa)×l1
26、αa＝ha/r1
27、
28、
29、其中，ha为联动环的移动距离ha，αa为拨叉中心位置角度，la和βa为转动中心与拨叉中心距离和螺杆位置角度。
30、进一步地，所述s8具体包括：针对s5中的可转导叶执行机构结构，最大转角状态下的执行机构位置参数的计算公式如下：
31、ha＝tan(θa)×l1
32、αa＝ha/r1
33、
34、
35、其中，ha为联动环的移动距离，αa为拨叉中心位置角度、la和βa为转动中心与拨叉中心距离和螺杆位置角度。
36、本发明的有益效果在于：本发明保证各列可转导叶转动按规律协调运行，选定某一级可转导叶作为转角驱动级，并以此驱动级的可转导叶转角范围，确定转动机构的转动范围和作动器的行程范围，并完成其执行机构各连接部件参数的计算。如图1所示该方法是根据气动设计时给出的各列可转导叶转角规律，确定转角范围，选定转角驱动级的可转导叶级；仅考虑转角驱动级的可转导叶的条件下，给定其转臂设计参数和可转导叶转柄设计参数，计算转臂在最小转角状态和最大转角状态下的角度；如图2所示确定转角驱动级的可转导叶执行机构结构，提取其安装参数，为便于计算通过简化结构，如图3所示得到可转导叶执行机构计算简图，选定安装状态，计算松紧器长度等执行机构关键参数；根据计算得到的执行机构关键参数，在最大转角状态和最小转角状态下通过迭代计算，得到满足作动器行程范围的转动机构螺杆角度范围，以及联动环在导轨上的移动范围等参数；在保证转动机构转动角度范围不变条件下，根据转角跟随级可转导叶的转动执行机构参数的计算方法，计算转角跟随级可转导叶的转动机构上螺杆的长度等参数，为保证末级可转导叶执行结构的螺杆不至于过小，可调整转角驱动级的螺杆长度，经多次迭代计算，直至满足设计要求，完成整个计算过程。本发明所提出燃气轮机转角驱动级可转导叶的转动执行机构参数的计算方法，是为了在可转导叶的转动执行机构的设计过程中，需要提出计算方法，精确计算各部件的结构参数，保证执行机构的稳定性和可转导叶转角规律，非常适合工程设计时开展可转导叶执行机构的设计