RB211-24G燃气发生器VIGV机构的控制与调试

RB211-24G燃气发生器进口可调导向叶片(VIGV)机构由一个(MOOG)伺服阀控制的3个液压作动筒来调节其角度,从而使低压压气机第一级叶片始终处于设计状态,有效的防止了压气机的喘振。该系统通过RVDT(旋转可变差动传感器)来监控作动筒位置从而进行安全保护。本文基于玉门压气站更换新GG过程中对VIGV的调试,总结了VIGV控制原理及调试过程中的一些经验及方法。

前缘开槽对可调导叶气动性能的影响

为减少大攻角时可调导叶产生的流动损失,本文基于平面叶栅试验和数值模拟方法,在前缘设置不同槽道结构,将叶片压力面的流体引导至吸力面,吹走低能流体,降低总压损失。研究结果表明:设置槽道引导气流产生射流动量至吸力面侧分离区域能够一定程度上降低不同开度下导叶的出口总压损失。在进口速度为45 m/s、攻角为25°时,射流能够有效削弱吸力面的分离涡,可降低65%的出口总压损失和2.4°气流落后角,当来流速度达到98 m/s时出口总压损失最大可降低70%。对比不同的槽道形式的射流动量、角度对流场的影响,发现合理的槽道形式可以降低大攻角时的损失基础上,控制小攻角时射流对流场的负面影响。

可变弯度导叶调节机构柔性多体仿真

为考察可变弯度导叶(VIGV)调节机构在运动过程中各零件的变形以及变形对调节精度、各叶片调节角度一致性的影响,利用有限元软件ABAQUS建立VIGV调节机构的柔性和刚性多体动力学3维模型。研究了柔性与刚体模型调节机构运动差异,并分析了变形量对叶片角度调节的影响。在此基础上,对联动环径向限位、驱动力加载速率以及运动副摩擦阻力对机构调节精度等影响进行分析。结果表明:在调节角度较小时,柔性模型与刚体模型分析结果基本相当,随着调节角度的增大,各零件的变形对调节角度的影响逐渐增大,当L形杆转动0.5 rad时,二者可调叶片调节角度相差约0.9。;在运动过程中,运动副摩擦阻力的增大将增大机构运动所需的驱动力,驱动力加载速率对叶片角度调节的影响在一定范围内可以忽略;联动环径向限位的取消或分布的不均匀均将引起叶片调节角度不同程度的差异,无联动环径向限位下,各摇臂之间的调节角度存在最大相差约0.3°的差异。

GE/ALSTOM GT13E2燃机控制系统存在问题及对策

华能桐乡燃机新建2套ALSTOM公司GT13E2型燃机,燃气轮发电机组控制系统TCS采用阿尔斯通公司的CONTROL GAS系统。针对其控制系统存在的问题,提出相关解决方案,取得了满意的效果,可为同类型机组提供借鉴。

可调进口导叶数据库开发及性能快速预测研究

本文开发了可调进口导叶性能数据库,研究了带有可调进口导叶时压缩机性能的快速预测,并开发了对应的计算程序。可用于带有可调进口导叶时,离心压缩机不同开度性能曲线的快速预测。

可调进口导叶在两级同轴离心压气机上的应用

为提高用于氢燃料电池的两级同轴离心压气机非设计工况点效率,基于某直叶片翼型,为该压气机低、高压级设计了可调进口导叶,并用基于雷诺平均N-S方程的SST模型对不同的导叶开启角度做了整级CFD,获取了该工况点最高效率的可变进气导叶开启角度。通过调节导叶,非设计工况点的效率最高提升1.6%,证明了VIGV在提升两级离心压气机高效工作范围的可行性。同时通过分析带VIGV与不带VIGV的压气机流场,解释了VIGV改善两级同轴离心压气机性能的原理。

前后可调变弯度导叶在高负荷风扇中的应用

针对某高负荷双级风扇非设计转速裕度不足的问题,通过NUMECA三维(CFD)数值模拟软件,对比分析了可变弯度导叶(VIGV)前后可偏转调节对导叶气动性能的影响,以及导叶大角度范围内变弯度调节对提高风扇中低转速性能的作用。结果表明:可变弯度导叶偏转调节后的叶型实际弯角是影响导叶气动损失的重要因素之一;通过导叶前段适当变角度调节能减小导叶的实际弯角,推迟了导叶吸力面气流分离的出现,拓宽了变弯度导叶低损失可调角度范围;同时导叶适当的前后偏转调节能够降低导叶对缝隙位置的敏感性;此外前后可调变弯度导叶能够使高负荷风扇非设计工况实现更高的绝热效率,在90%转速、80%转速、70%转速和60%转速下的风扇绝热效率分别提高了2.04%、5.48%、6.18%和6.82%;且由于风扇喘振边界进一步远离风扇阀门线,使得风扇中低转速的稳定工作范围显著拓展。

进口导叶形式对核心机驱动风扇级的影响

以某变循环发动机(VCE)所用核心机驱动风扇级(CDFS)为研究模型,数值模拟了CDFS在真实边界环境下的流动特性,分析了单/双涵道工作模式下,不同形式的可调进口导叶(IGV)对CDFS流动特性及性能的影响机理。结果表明:不同工作模式时,CDFS靠导叶角度的开闭实现大范围的流量调节。单涵道(SB)工作模式时,不同形式的可调进口导叶(VIGV)对CDFS性能的影响差异很小;双涵道(DB)工作模式时采用常规可调导叶(CIGV)会在其吸力面产生较大的流场分离,且流通能力和流量调节范围大大降低。可变弯度导叶通过可转动部分的开闭实现CDFS对流量调节的需求;通过固定部分保证CDFS导叶进口气流攻角基本不变,同时在固定部分和可转动部分连接处所形成的收缩通道的加速效应显著抑制了导叶吸力面的流动分离。可变弯度导叶是适用于CDFS在不同工作模式下性能参数及流量调节需求的可调导叶的形式。

静子叶片角度对颤振影响数值仿真及试验研究

随着航空发动机推重比提高和气动负荷增加,叶片颤振问题屡见不鲜。以某跨声速风扇叶片为研究对象,基于移相能量法开展一级转子叶片颤振预测,分析了叶片在低换算转速下的颤振稳定性,绘制了理论预测的颤振边界。通过开展进口可调叶片(VIGV)角度变化对叶片一弯气动阻尼的影响规律研究,获取了VIGV角度变化对叶片的颤振稳定性的影响。通过多动态参数统一测量,在部件试验器上进行了试验验证。结果表明:叶片在低换算转速发生典型一弯失速颤振,振动应力与脉动压力均出现瞬时突增的特征;VIGV关角度可以有效提高叶片一弯气动阻尼,VIGV关3°时,气动阻尼可以提高20%;数值预测的颤振边界与试验结果吻合较好。

多构型RB211-24G燃气发生器试车控制系统升级

为了实现多构型RB211-24G燃气发生器试车,提出了升级压缩机组维检修中心试车台控制系统的方法。根据试验结果确定了可调进气导向叶片(Variable Inlet Guide Vane,VIGV)控制系统的归零电流和PID参数,通过静态方法和动态方法验证了参数的可靠性,保障了可调静子叶片的稳定运行,优化了排气温度热电偶接线方法,节省了试车备件采购投资,大幅提高了试车工作效率。通过多构型燃气发生器的生产试车,验证了升级后试车控制系统的可靠性和兼容性,解决了试车台与不同构型机组不兼容的问题。