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1)  off-design condition calculation model
变工况计算模型
2)  varying condition calculation
变工况计算
1.
Based on the analyses of those existed calculation methods for turbine varying condition, the paper gives a sequential varying condition calculation that starts with steam extraction of the final stage or the second final stage (superheated steam condition).
通过对已往的汽轮机变工况计算的方法分析,该文提出以汽轮机末级抽汽或次末级抽汽(过热蒸汽状态)为计算起点的汽轮机的顺序变工况核算方法。
2.
Base on the analyses of those existed calculation methods for turbine varying condition,we give a sequential varying condition calculation that starts with steam extraction of the final stage or the second final stage(superheated steam condition).
通过对已往的汽轮机变工况计算方法分析,提出以汽轮机末级抽汽或次末级抽汽(过热蒸汽状态)为计算起点的汽轮机的顺序变工况核算方法。
3.
Based on the analyses of those existed calculation methods for turbine varying condition,the paper gives a sequential varying condition calculation that starts with steam extraction of the final stage or the second final stage(superheated steam condition).
通过对已往的汽轮机变工况计算方法的分析,提出了以汽轮机末级抽汽或次末级抽汽(过热蒸汽状态)为计算起点的汽轮机顺序变工况核算方法。
3)  Off-design Model
变工况模型
4)  off-design
偏离设计工况,偏离计算工况,非设计工况,变工况
5)  Off-design mathematic model
变工况数学模型
6)  load case
计算工况
1.
Determining the load case for dynamic analysis of tower crane s structure system;
塔式起重机结构体系动态分析计算工况的选择
补充资料:燃气轮机变工况性能
      在外界负荷和大气温度等变化时,燃气轮机的功率P、转速 n和效率η等参数都相应变化,使燃气轮机处在偏离设计工况的变工况下运行。这时燃气轮机各个参数的变化情况、运行的安全性以及起动和加载性能等,统称为燃气轮机变工况性能。
  
  在变工况下,燃气轮机应能:不超温,即从燃气轮机燃烧室到燃气透平的燃气初温t3应低于透平所允许的最大温度值t3;不超速,即n应低于转子强度所允许的最大值n;压气机不喘振;同时还希望功率P降低时,效率η下降得较慢,并有利于实现快速起动和加载等。燃气轮机经常是在变工况下运行的,因而了解它的变工况性能,对于正确地设计、选择和使用燃气轮机都很重要。影响燃气轮机变工况性能的有不同轴系方案、大气参数变化、加载过程、起动过程和几何形状等因素。
  
  不同轴系方案的影响  燃气轮机的变工况性能,除与压气机、燃烧室和透平等部件的性能以及循环方式有关外,还与轴系方案密切有关。图1的3种轴系方案中,以单轴和分轴方案用得最多。不同轴系方案中压气机和透平的排列组合各不相同,它们在变工况下相互匹配关系的变化也必然不同。负荷变化对燃气轮机的影响与压气机是否联轴有关。单轴的联轴,负荷的转速变化直接影响压气机,对压气机工况影响较大;分轴和三轴的都不联轴,负荷的转速变化对压气机工况影响较小。因此,不同轴系方案燃气轮机的变工况性能是不相同的。
  
  单轴燃气轮机  图2为最简单的燃气轮机的性能,下角标"0"表示设计值。图2a中的阴影区为安全运行区,它由不超温、不超速和不喘振等限制线所围成,范围较小。图中还画出了带动两种典型负荷n=n0的恒速负荷和P ∝n3的螺旋桨负荷(变速负荷)时的工作线,其中后者在低工况时因压气机喘振而不能运行。图2b是在带动上述两种负荷时效率η和燃气初温t3 的变化情况,它们都随功率P 的降低而下降。其中,对于简单循环,在带动上述两种负荷时,η的变化相近;对于回热循环(见燃气轮机循环),在带动变速负荷时随着P 的降低,η 的下降显著变慢,以至在P下降后的 η比带动恒速负荷的η高得多。因此,单轴燃气轮机在带动不同负荷时的性能差别较大,带动恒速负荷时能良好地运行,而带动变速负荷时就可能出现喘振,使运行受到限制。这种现象是由于压气机与负荷联轴所致。此外,单轴燃气轮机的扭矩性能差,输出扭矩Μ随着n的降低而下降,不能适应车辆牵引负荷Μ增加的要求。
  
  分轴燃气轮机  它的透平分为两个,一个带动压气机,一个作为动力透平带动负荷,因而能避免单轴燃气轮机中压气机与负荷联轴的现象。在图1的分轴方案中,压气机、燃烧室和高压透平这3个部件组成燃气发生器,供给动力透平(即低压透平)以一定压力的高温燃气。图3表示分轴燃气轮机的性能。在图3a中的阴影区内,一般能满足t3≤t3,因而是安全运行区。与图2a相比较,图3a的安全运行区显著扩大,不仅在带动螺旋桨负荷时能良好地运行,而且在输出转速n2为零时,燃气轮机仍能运行,这是单轴燃气轮机无法做到的。在采用回热循环时,分轴带动恒速负荷或变速负荷时,都与单轴带动变速负荷时的情况相似,即随着P 的降低 η下降缓慢。
  
  对应于具体的负荷,有图3b的分轴燃气轮机的扭矩性能,随n2的降低,Μ增加,至n2=0时达到最大扭矩Μ。它比设计值Μ0大一倍以上,因而扭矩性能良好,这是单轴燃气轮机无法比拟的。因此,分轴燃气轮机还适用于车辆牵引负荷。
  
  但在分轴燃气轮机中,由于动力透平不与压气机联轴,在负荷功率变化时转速易波动,突甩负荷时易超速。因此,在电站带动发电机(恒速负荷)时,分轴燃气轮机不如单轴的好。而且在低工况下,分轴燃气轮机的n1下降较多,会出现压气机喘振问题,须采用放气等防喘振措施。随着燃气轮机设计压缩比的提高,喘振问题变得更为严重,必须用更有效的措施来避免喘振。
  
  三轴燃气轮机  图1为三轴燃气轮机,是把分轴燃气轮机中单转子的燃气发生器变为双转子而得到的。它在P降低时,n1比n2下降得快,能协调高、低压压气机的工作,使压气机在低工况下不易喘振,因而能选用比分轴燃气轮机更高的设计压缩比,以达到更高的效率。三轴燃气轮机的变工况性能与分轴的相似,但随着P的降低,η的下降会比分轴的缓慢一些。
  
  大气参数变化的影响  大气温度ta和大气压力pa的变化对燃气轮机的性能影响很大。例如单轴燃气轮机,当ta由15℃降至-20℃时,P 和η分别增加25~30%和5~8%左右;当ta由15℃升高至40℃时,P和η分别降低17~22%和5~8%左右。ta的变化还影响安全运行区,ta>tao时安全运行区缩小,ta<tao时则扩大。η基本不受pa变化的影响,而P 则大体上正比于pa的变化。对于分轴和多轴的燃气轮机来说,ta和pa的变化对其性能的影响与单轴的相似。
  
  因此,在夏季或热带地区,燃气轮机的P 和 η都会降低,在冬季或寒带地区则提高。在高海拔地区,pa和ta均低,前者使P下降,后者则使P下降的程度变小,且使η提高。而活塞式内燃机在高海拔地区P下降严重。因此,燃气轮机适用于高海拔地区。
  
  加载过程的影响  加载属于过渡过程。单轴燃气轮机带动恒速负荷时,加载过程的转速基本不变,燃气温度变化引起的热应力限制了加载的速度。单轴燃气轮机带动变速负荷时,加载即加速,会多消耗一些功来使转子加速,故t3 较高,有可能超温和引起喘振。对于分轴燃气轮机,由于n1 是变的,加载过程与单轴变转速的相似。
  
  起动过程的影响  起动过程是指燃气轮机由静止状况起动、加速至空载工况的过程。开始时由起动机带动燃气轮机冷加速,到点火转速(单轴燃气轮机是15~20%n0 )时,燃烧室中开始喷入燃料并点火燃烧,进入热加速阶段。到脱扣转速(单轴燃气轮机是45~60%n0 )后,起动机脱开,燃气轮机自己加速至空载工况。在起动过程中,燃气轮机由冷态变为热态,热应力问题严重,形成热冲击,对寿命影响很大。此外还有喘振问题,压气机需要采取放气等防喘振措施。
  
  变几何的影响  燃气轮机的变工况性能,还可通过控制部件性能在变工况下的变化来改善。采用通流部分的几何形状能够变化(简称变几何)的压气机和透平能达到这个目的。常用的变几何是在压气机和透平中采用可转动的静叶片(简称可调静叶),使叶片的安装角随燃气轮机工况的需要而变化。通常,把这种用可调静叶的燃气轮机叫做变几何燃气轮机。
  
  压气机的可调静叶用于进气端,主要是为了避免喘振,有利于燃气轮机的起动和扩大安全运行区。不少高压缩比的压气机采用多列可调静叶,以求更有效地改善压气机的性能。
  
  透平可调静叶,一般用于分轴燃气轮机的动力透平中。它能改善分轴燃气轮机的加速性能和实现动力制动,在同时用回热循环时,还能使η在宽广的P 变化范围内下降得不多。因此,车辆燃气轮机一般都是有回热的变几何分轴燃气轮机。
  
  

参考书目
   И.В.柯特略尔著,樊介生、高椿译:《燃气轮机装置的变动工况》,上海科学技术出版社,上海,1965。
  

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参考词条