CN114184389A - 船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法 - Google Patents
船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法。其包括如下步骤：步骤1、确定每个有效性检验区的检验基准温度以及检验有效性阈值；步骤2、在每个有效性检验区内均设置温度采样装置；步骤3、对任一有效性检验区，利用与所述有效性检验区对应的温度采样装置获取所述有效性检验区在当前功率工作状态下的检验区工作温度；步骤4、对任一有效性检验区，根据与所述有效性检验区对应温度采样装置获取一功率工作状态下的多个检验区工作温度、所述有效性检验区的检验基准温度以及检验有效性阈值，确定当前有效性检验区内排气引射通风冷却状态的有效性。本发明能有效实现对船用燃气轮机内排气引射通风的冷却有效性进行检验。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷却有效性检验方法，尤其是一种船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法。
背景技术
燃气轮机一般安装于箱装体内，燃气轮机主要由压气机、燃烧室、动力涡轮组成；燃气轮机作为一种高速旋转动力设备，工作时，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，燃气轮机的表面温度高达450℃，燃气轮机的表面热量通过对流、辐射等方式使所在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对箱体环境冷却，以使箱装体内各种设备均能处于允许的环境温度下正常工作。然而在实际工作过程中，由于受到引射冷却空气管路及排烟管路阻力的影响，会出现冷却空气不足情况，从而造成燃气轮机电气元件超温丧失功能；同时，目前的箱装体内的冷却情况仅能通过箱装体出口温度一个特征量进行衡量，无法准确表征箱装体内的冷却情况，也无法对箱装体内排风引射通风冷却的有效性进行检验。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法，其能有效实现对船用燃气轮机内排气引射通风的冷却有效性进行检验，能为燃气轮机箱装体内引射冷却管路及排气管路的优化提供依据。
按照本发明提供的技术方案，一种船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法，所述冷却有效性检验方法包括如下步骤：
步骤1、根据燃气轮机箱装体内电气元件的分布位置，将燃气轮机箱装体划分若干有效性检验区，并根据有效性检验区内电气元件的特性，确定每个有效性检验区的检验基准温度以及相对应的检验有效性阈值；
步骤2、在每个有效性检验区内均设置若干用于检测所在有效性检验区温度状态的温度采样装置；
步骤3、启动燃气轮机，并控制燃气轮机按一预设升功率速度处于升功率的工作状态；根据升功率速度，燃气轮机稳定工作于相应的功率工作状态后，对任一有效性检验区，利用与所述有效性检验区对应的温度采样装置获取所述有效性检验区在当前功率工作状态下的检验区工作温度；
步骤4、对任一有效性检验区，根据与所述有效性检验区对应温度采样装置获取一功率工作状态下的多个检验区工作温度、所述有效性检验区的检验基准温度以及检验有效性阈值，确定当前有效性检验区内排气引射通风冷却状态的有效性。
对燃气轮机箱装体进行划分时，所述划分的有效性检验区至少包括压气机检验区、燃烧室检验区以及动力涡轮检验区。
所述温度采样装置包括温度传感器或热敏电阻，温度采样装置在燃气轮机箱装体内，且多个温度采样装置位于燃气轮机相应区域的外圈。
步骤3中，预设升功率速度为按所述燃气轮机额定功率的5％～燃气轮机额定功率的10％递增，直至燃气轮机工作于额定功率状态。
在每个有效性检验区内设置多个温度采样装置时，对燃气轮机的任一功率工作状态，根据所有温度采样装置的检验区工作温度能得到与当前功率工作状态相应的检验区工作平均温度；
对任一有效性检验区，将检验区工作平均温度与检验基准温度的差值作为冷却有效性温度比较值，若冷却有效性温度比较值与检验有效性阈值匹配时，则所述有效性检验区内的排气引射通风的冷却状态为有效冷却。
对任一有效性检验区，将与所述有效性检验区对应温度采样装置获取一功率工作状态下的多个检验区工作温度分别与所述检验区的检验基准温度比较，以能得到若干冷却有效性温度比较值，若所有冷却有效性温度比较值均与所述有效性检验区的检验有效性阈值匹配时，则所述有效性检验区内的排气引射通风的冷却状态为有效冷却。
在燃气轮机箱装体上设置燃烧气体进气口、冷却空气进气口以及排烟出口，燃烧气体进气口、冷却空气进气口以及排烟出口位于燃气轮机箱装体的同一侧。
本发明的优点：通过对每个有效性检验区内排气引射通风的冷却状态的有效性分别判断，根据所有有效性检验区的冷却状态的有效性，能判断燃气轮机箱装体内冷却情况是否满足要求，同时为引射冷却管路及排气管路的优化提供判断依据。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明对燃气轮机箱装体有效性检验区划分的示意图。
图3为图2中A-A向的剖视图。
图4为图2中B-B向的剖视图。
图5为图2中的C-C向的剖视图。
附图标记说明：1-燃气轮机箱装体、2-燃烧气体进气口、3-冷却空气进气口、4-排烟出口、5-动力涡轮、6-燃烧室、7-压气机、8-燃气轮机发动机、9- 压气机检验区温度采样装置、10-燃烧室检验区温度采样装置、11-动力涡轮检验区温度采样装置。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了能有效实现对船用燃气轮机内排气引射通风的冷却有效性进行检验，本发明的冷却有效性检验方法包括如下步骤：
步骤1、根据燃气轮机箱装体1内电气元件的分布位置，将燃气轮机箱装体1划分若干有效性检验区，并根据有效性检验区内电气元件的特性，确定每个有效性检验区的检验基准温度以及相对应的检验有效性阈值；
图2中为燃气轮机箱装体1的示意图，图2中的燃气轮机箱装体1即为船用燃气轮机箱装体，燃气轮机箱装体1内的具体情况与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
图2中，在燃气轮机箱装体1上设置燃烧气体进气口2、冷却空气进气口 3以及排烟出口4，燃烧气体进气口2、冷却空气进气口3以及排烟出口4位于燃气轮机箱装体1的同一侧；其中，通过燃烧气体进气口2能向燃气轮机箱装体1内送入燃气气体，通过冷却空气进气口3能实现冷却空气进入，以能对燃气轮机箱装体1进行所需的冷却，通过排烟出口4能实现将燃烧后的烟气排出，燃烧气体进气口2、冷却空气进气口3以及排烟出口4在燃气轮机箱装体1上的具体分布的情况等均与现有相一致，此处不再赘述。
燃气轮机装配于燃气轮机箱装体1内，燃气轮机在燃气轮机箱装体1内的具体情况与现有相一致，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。燃气轮机一般包括动力涡轮5、燃烧室6以及压气机7，其中，动力涡轮5在燃气轮机箱装体1内位于靠近排烟出口4的位置，燃烧室6位于动力涡轮5与压气机7之间，压气机7邻近冷却空气进气口3。
具体实施时，在燃气轮机箱装体1内，压气机7的出口位置布置了大量电气元件，如油门执行器、各油路电磁阀、启动气阀等；在燃烧室6的机匣上部布置有振动传感器及相关电缆，在燃烧室6的机匣下部布置有回油管路热电阻等；在动力涡轮5的机匣上方布置有振动传感器及相关电览，同时在动力涡论5的水平两侧设有转速传感器及其电缆，在动力涡轮机匣下部滑油管路安装有滑油温度测量热电阻，这些电缆及元器件均有温度使用要求。
因此，具体实施时，对燃气轮机箱装体1进行划分时，所述划分的有效性检验区至少包括压气机检验区、燃烧室检验区以及动力涡轮检验区。当然，在具体实施时，还可以根据具体电气元器件的分布情况进行具体分布，具体可以根据需要选择，此处不再赘述。
在划分有效性检验区后，根据每个有效性检验区内的电气元件的特性，能确定所述有效性检验区的检验基准温度以及相对应的检验有效性阈值，如对于压气机检验区，由于压气机检验区内的电气元件主要为如油门执行器、各油路电磁阀、启动气阀等，综合这些电气元件中额定工作时相应温度值的最小值，能确定检验基准值，通过检验基准值即能满足所有电气元件均能在允许的温度下工作，避免出现超温丧失功能的情况。对于相对应的检验有效性阈值，在确定检验基准值后，根据与所述检验基准值相对应的电气元件所能承受的温度波动情况，即能确定检验有效性阈值。
当然，在具体实施时，还可以采用其他方式确定有效性检验区的检验基准温度以及相对应的检验有效性阈值，具体可以根据需要选择，以能满足燃气轮机具体工作时的需求为准，此处不再赘述。
步骤2、在每个有效性检验区内均设置若干用于检测所在有效性检验区温度状态的温度采样装置；
具体实施时，所述温度采样装置包括温度传感器或热敏电阻，温度采样装置的具体形式可以根据需要选择，此处不再赘述。温度采样装置在燃气轮机箱装体1内，且多个温度采样装置位于燃气轮机相应区域的外圈。
图3中，为图2中的A-A向剖视图，在压气机检验区内的温度采样装置为压气机检验区温度采样装置9，图3中示出了在压气机检验区设置八个压气机检验区温度采样装置9均匀分布于燃气轮机发动机8外圈的情况，当然，压气机检验区温度采样装置9具体的数量可以根据实际需要选择，此处不再赘述。
图4中，为图2中的B-B向剖视图，其中，在燃烧室检验区内的温度采样装置为燃烧室检验区温度采样装置10，图4中示出了在燃烧室检验区检验区设置八个燃烧室检验区温度采样装置10均匀分布于燃气轮机发动机8外圈的情况，当然，燃烧室检验区温度采样装置10具体的数量可以根据实际需要选择，此处不再赘述。
图5中，为图2中的C-C向剖视图，其中，在动力涡轮检验区内的温度采样装置为动力涡轮检验区温度采样装置11，图5中示出了在动力涡轮检验区检验区设置八个动力涡轮检验区温度采样装置11均匀分布于燃气轮机发动机8外圈的情况，当然动力涡轮检验区温度采样装置11具体的数量可以根据实际需要选择，此处不再赘述。
步骤3、启动燃气轮机，并控制燃气轮机按一预设升功率速度处于升功率的工作状态；根据升功率速度，燃气轮机稳定工作于相应的功率工作状态后，对任一有效性检验区，利用与所述有效性检验区对应的温度采样装置获取所述有效性检验区在当前功率工作状态下的检验区工作温度；
具体地，采用本技术领域常用的技术手段启动燃气轮机，即使得燃气轮机处于工作状态。启动燃气轮机后，控制燃气轮机的功率逐步增大直至额定功率，具体实施时，预设升功率速度为按所述燃气轮机额定功率的5％～燃气轮机额定功率的10％递增，直至燃气轮机工作于额定功率状态。
具体地，燃气轮机的功率变化且稳定后，对每个有效性检验区，均需要利用所述有效性检验区内的温度采样装置同时采集并记录在当前功率工作状态下的检验区工作温度。从而，在燃气轮机的功率变化过程中，对任一有效性检验区，通过温度采样装置均能获取多个检验区工作温度。
步骤4、对任一有效性检验区，根据与所述有效性检验区对应温度采样装置获取一功率工作状态下的多个检验区工作温度、所述有效性检验区的检验基准温度以及检验有效性阈值，确定当前有效性检验区内排气引射通风冷却状态的有效性。
具体实施时，对于任一有效性检验区，确定确定当前有效性检验区内排气引射通风冷却状态的有效性的方式，可以有多种，下面具体说明下两种常用的方式。
方式1
在每个有效性检验区内设置多个温度采样装置时，对燃气轮机的任一功率工作状态，根据所有温度采样装置的检验区工作温度能得到与当前功率工作状态相应的检验区工作平均温度；
对任一有效性检验区，将检验区工作平均温度与检验基准温度的差值作为冷却有效性温度比较值，若冷却有效性温度比较值与检验有效性阈值匹配时，则所述有效性检验区内的排气引射通风的冷却状态为有效冷却。
具体地，对于任一有效性检验区，由于在燃气轮机的每个功率工作状态，均通过温度采样装置采集多个温度，因此，可以确定在当前功率工作状态下的检验区工作平均温度。对于燃气轮机的多个功率工作状态，则能得到多个相应的检验区工作平均温度。
在得到一功率工作状态下的检验区工作平均温度后，将检验区工作平均温度与检验基准温度的差值作为冷却有效性温度比较值，若冷却有效性温度比较值与检验有效性阈值匹配时，则所述有效性检验区内的排气引射通风的冷却状态为有效冷却。具体地，冷却有效温度比较值与检验有效性阈值匹配，具体是指冷却有效温度比较值在检验有效性阈值的范围内。
因此，由上述说明可知，在燃气轮机的每个功率工作状态下，对于一有效性检验区，有效性检验区内的排气引射通风的冷却状态均为有效冷却，即可判定当前有效性检验区内的排气引射通风的冷却状态为有效，否则，即可当前有效性检验区内的排气引射通风的冷却状态为无效。
方式2
对任一有效性检验区，将与所述有效性检验区对应温度采样装置获取一功率工作状态下的多个检验区工作温度分别与所述检验区的检验基准温度比较，以能得到若干冷却有效性温度比较值，若所有冷却有效性温度比较值均与所述有效性检验区的检验有效性阈值匹配时，则所述有效性检验区内的排气引射通风的冷却状态为有效冷却。
具体地，对于方式2，即在得到一功率工作状态下的检验区工作温度后，将所有的检验区工作温度与所在有效性检验区的检验基准温度做差值，即得到冷却有效性温度比较值，此时，能得到多个冷却有效性温度比较值。当得到的所有冷却有效性温度比较值均与有效性检验区的检验有效性阈值匹配，则可判断有效性检验区内排气引射通风在当前功率工作状态下的冷却状态为有效，否则，即可当前有效性检验区内的排气引射通风的冷却状态为无效。
综上，通过对每个有效性检验区内排气引射通风的冷却状态的有效性分别判断，根据所有有效性检验区的冷却状态的有效性，能判断燃气轮机箱装体1内冷却情况是否满足要求，同时为引射冷却管路及排气管路的优化提供判断依据。
Claims (7)
1.一种船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法，其特征是，所述冷却有效性检验方法包括如下步骤：
步骤1、根据燃气轮机箱装体内电气元件的分布位置，将燃气轮机箱装体划分若干有效性检验区，并根据有效性检验区内电气元件的特性，确定每个有效性检验区的检验基准温度以及相对应的检验有效性阈值；
步骤2、在每个有效性检验区内均设置若干用于检测所在有效性检验区温度状态的温度采样装置；
步骤3、启动燃气轮机，并控制燃气轮机按一预设升功率速度处于升功率的工作状态；根据升功率速度，燃气轮机稳定工作于相应的功率工作状态后，对任一有效性检验区，利用与所述有效性检验区对应的温度采样装置获取所述有效性检验区在当前功率工作状态下的检验区工作温度；
步骤4、对任一有效性检验区，根据与所述有效性检验区对应温度采样装置获取一功率工作状态下的多个检验区工作温度、所述有效性检验区的检验基准温度以及检验有效性阈值，确定当前有效性检验区内排气引射通风冷却状态的有效性。
2.根据权利要求1所述的船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法，其特征是：对燃气轮机箱装体进行划分时，所述划分的有效性检验区至少包括压气机检验区、燃烧室检验区以及动力涡轮检验区。
3.根据权利要求1所述的船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法，其特征是：所述温度采样装置包括温度传感器或热敏电阻，温度采样装置在燃气轮机箱装体内，且多个温度采样装置位于燃气轮机相应区域的外圈。
4.根据权利要求1至3任一项所述的船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法，其特征是：步骤3中，预设升功率速度为按所述燃气轮机额定功率的5％～燃气轮机额定功率的10％递增，直至燃气轮机工作于额定功率状态。
5.根据权利要求1至3任一项所述的船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法，其特征是：在每个有效性检验区内设置多个温度采样装置时，对燃气轮机的任一功率工作状态，根据所有温度采样装置的检验区工作温度能得到与当前功率工作状态相应的检验区工作平均温度；
对任一有效性检验区，将检验区工作平均温度与检验基准温度的差值作为冷却有效性温度比较值，若冷却有效性温度比较值与检验有效性阈值匹配时，则所述有效性检验区内的排气引射通风的冷却状态为有效冷却。
6.根据权利要求1至3任一项所述的船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法，其特征是：对任一有效性检验区，将与所述有效性检验区对应温度采样装置获取一功率工作状态下的多个检验区工作温度分别与所述检验区的检验基准温度比较，以能得到若干冷却有效性温度比较值，若所有冷却有效性温度比较值均与所述有效性检验区的检验有效性阈值匹配时，则所述有效性检验区内的排气引射通风的冷却状态为有效冷却。
7.根据权利要求1至3任一项所述的船用燃气轮机箱体内排气引射通风的冷却有效性检验方法，其特征是：在燃气轮机箱装体上设置燃烧气体进气口、冷却空气进气口以及排烟出口，燃烧气体进气口、冷却空气进气口以及排烟出口位于燃气轮机箱装体的同一侧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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