基于差异演化算法和残差修正的涡轮增压机组防喘振控制
PG9351FA型燃气轮机进口可转导叶的控制
No.5/2008总第123期第29卷中图分类号：TM611.24文献标识码：B文章编号：1006-8449（2008）05-0078-050引言PG9351FA 型燃气轮机为重载、箱装式发电机组，燃料为天然气。
主要部件为压气机、透平和燃烧室。
由美国通用电气公司制造。
在ISO 工况下燃用天然气时其基本负荷为256MW ，简单循环热效率为36.9%，压气机压比为15.4，透平一级静叶后的燃气最高温度为2420℉（1326.7℃）。
PG9351FA 型燃气轮机由18级轴流式压气机、18个逆流分管DLN2.0＋型燃烧室、3级燃气透平组成。
压气机由转子和气缸构成，在气缸中安装了18级压气机静叶，1级进口可转导叶（IGV ）和2级出口导叶。
当PG9351FA 型燃气轮机与余热锅炉、汽轮机组成单轴联合循环发电机组时其功率为冷端（压气机端）输出。
ISO 工况下其基本负荷为394MW ，联合循环热效率为57.43%。
1IGV 的作用1.1防止喘振根据多级压气机特性曲线可知：在压气机特性曲线的左侧，有一条喘振边界线，当流经压气机的空气流量减小到一定程度，就会使运行工况进入喘振边界线的左侧，造成整台压气机不能稳定工作。
那里的空气流量和压力会出现波动，严重时会使气流从压气机进口倒流出来，同时发出低频怒吼声，机组伴随强烈振动，这种现象通称为喘振。
在实际运行中，决不能允许压气机在喘振工况下工作，因为当严重喘振发生时，往往会造成压气机叶片断裂，导致灾难性事故发生。
喘振现象的发生与压气机通流部分的气流脱离密切相关。
压气机在设计工况运行时，气流进入工作叶栅的冲角接近于零。
当压气机偏离设计工况运行时，必然会出现气流的正冲角或负冲角。
当冲角增大到一定程度时，气流就会同叶面分离形成气流脱离现象。
如图1a ）中的2所示，当空气容积流量超过设计流量时，将产生负冲角，当冲角增大到一定程度时，在叶片内弧面就会发生气流脱离现象。
但由于气流在叶片内弧侧流动，在惯性力作用下，气流脱离区会朝着叶片内弧面方向挤拢和靠近，从而防止脱离区的进一步发展。
基于差分进化的模糊PID复合控制在汽轮机转速调节系统中的应用
量． 一般 取 ３ 到 ６ ， 文研 究 的 系统 ６＝３ 当 ％ ％ 本 ％．
１ 汽轮机转速 调节系统
当只 有一 台汽 轮机 向用 户供 电时 ， 汽轮 机转 速 调节 系统 可采用 无差 调节 系统 ， 即汽轮 机 的功 率 与 负荷相 等 ， 转速 为额 定 值 ． 是 采 用 无 差 调 节 系 其 但
传统 ＰＤ 控制 器在 快 速 和超 调 上 必须 采 取 折 中 的 Ｉ
做 法．
的调 速器 采 用 比例 环 节 ， 小 等 于 １６（ 大 ／ ６为 不 等
率， 大小 等 于空 负荷 时 的转速 与额 定负 荷 时的转 速
之差 与额 定转速 之 比 ） 当不等 率 ６较 大时 ， 控 制 ． 该
关键 词 ：汽 轮机 转速调 节 ； 糊控 制 ；ｉ 控制 ； 模 ｌｄ ａ 差分进 化 ； 有差控 制
中图分 类号 ： Ｐ ７ ． Ｔ ２ ３４ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： ０ １ ０ ０ （ ０ １ 增 刊４０ ４０ １０ — ５ ５ ２ １ ） ３８ －４
Ｆｕ ｚ — Ｄ ｏ ｔ ｏ ｓｎ ｉ ｅ ｅ ｔａ ｖ ｌ ｔｏ ｏ ｔ ａ ｚ ｙ ＰＩ ｃ ｎ ｒ ｌｕ ｉ ｇ ａ ｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｌｅ ｏ ｕ ｉ ｎ ｆ ｒ ｓ ｅ ｍ
ｖ ｎ ｉ ｎ ｌＰＩ ｃ ｎ ｏ ｌｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｌｐ ｒｏ ａ ｃ ｓ ｏ ｈ ｔａ ｔ ｒ ｉ ｅ ｓ ｅ ｄ ｇ ｖ ｒ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｅ ｔｏ ａ Ｄ ｏ ｔ ｌｅ ．Ｓ ｈｅ ｃ ｎｔｏ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆｔ ｅ ｓｅ ｍ ｕ ｂ ｎ ｐ ｅ ｏ ｅ ｎ ｎ ｙ ｔ ｍ ｒ ｍ ｃ ｎ ｂ ｂｖ ｏ ｓｙ ｉ ｒ ｖ ｄ ｂ ｈ ｓｍ ｅｈ ｄ，ｗｈ ｃ ｄ ｐ ｓｔ ｅ ａ ｖ ｔｇ ｓｏ ｕ ｚ ｏ ｔｏ ｌｒａ ｄ ＰＩ ａ ｅ ｏ ｉ ｕ ｌ ｍｐ ｏ ｅ ｙ ｔ ｉ ｔ ｏ ｉｈ ａ ｏ ｔ ｈ ｄ ａ ａ ｅ ｆｆ ｚ ｙ ｃ ｎ ｒ ｌｅ Ｄ ｎ ｎ ｃ ｎ ｏ ｌｒ ｏ ｔ ｌｅ ． ｒ
《过程流体机械第二版》思考题答案_完整版
《过程流体机械》思考题参考解答2 容积式压缩机☆思考题2.1 往复压缩机的理论循环与实际循环的差异是什么？☆思考题2.2 写出容积系数λV 的表达式，并解释各字母的意义。
容积系数λV （最重要系数）λV ＝1－α（n1ε－1）＝1－⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛110ns d S p p V V （2-12）式中：α ——相对余隙容积，α ＝V 0（余隙容积）/ V s （行程容积）；α ＝0.07～0.12（低压），0.09～0.14（中压），0.11～0.16（高压），＞0.2(超高压)。
ε ——名义压力比（进排气管口可测点参数），ε ＝p d / p s ＝p 2 / p 1 ，一般单级ε ＝3～4；n ——膨胀过程指数，一般n ≤m （压缩过程指数）。
☆思考题2.3 比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。
飞溅润滑（曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面），结构简单，耗油量不稳定，供油量难控制，用于小型单作用压缩机；压力润滑（注油器注油润滑气缸，油泵强制输送润滑运动部件），结构复杂（增加油泵、动力、冷却、过滤、控制和显示报警等整套供油系统油站），可控制气缸注油量和注油点以及运动部件压力润滑油压力和润滑油量，适用大中型固定式动力或工艺压缩机，注意润滑油压和润滑油量的设定和设计计算。
☆思考题2.4 多级压缩的好处是什么？多级压缩优点：①.节省功耗（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）；②.降低排气温度（单级压力比小）；③.增加容积流量（排气量，吸气量）（单级压力比ε降低，一级容积系数λV 提高）；④.降低活塞力（单级活塞面积减少，活塞表面压力降低）。
缺点：需要冷却设备（否则无法省功）、结构复杂（增加气缸和传动部件以及级间连接管道等）。
☆思考题2.5 分析活塞环的密封原理。
活塞环原理：阻塞和节流作用，密封面为活塞环外环面和侧端面（内环面受压预紧）；关键技术：材料（耐磨、强度）、环数量（密封要求）、形状（尺寸、切口）、加工质量等。
基于微分进化算法的航空发动机模型修正
基于微分进化算法的航空发动机模型修正朱正琛;李秋红;王元;潘鹏飞【摘要】为了提高航空发动机性能仿真模型精度,采用微分进化算法对发动机部件特性进行修正.对微分进化算法进行改进,提出折线式交叉变量变化方式,提高了算法的寻优能力.提出变步长牛顿-拉夫逊迭代算法,基于平衡方程残差范数变化趋势,改变牛顿-拉夫逊算法迭代计算步长,提高了模型的收敛性和收敛速度.在设计点,对各部件特性、引气系数、总压恢复系数进行修正,使修正后的模型输出与试验数据相匹配.仿真结果表明:改进后的牛顿-拉夫逊迭代算法收敛性更强、计算速度更快,修正后的各输出参数的最大建模误差减小到1.3762％,满足建模误差需求.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2016(042)001【总页数】6页(P53-58)【关键词】微分进化算法;牛顿-拉夫逊迭代算法;部件特性修正;折线式交叉变量;性能仿真模型;航空发动机【作者】朱正琛;李秋红;王元;潘鹏飞【作者单位】南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室,南京210016;南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室,南京210016;南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室,南京210016;南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室,南京210016【正文语种】中文【中图分类】V233.7计算机仿真技术既能够大幅度缩减航空发动机试车所需的时间和成本，避免试车时的不安全因素，又能够完全获得各截面的参数，所以建立精确的发动机性能仿真模型有重要意义。
但由于加工误差及使用过程中产生的性能蜕化等原因，所建立的仿真模型与实际发动机之间存在一定差异。
为了使发动机模型输出参数更加精确，需要对发动机部件特性进行修正。
模型修正方案大致分2种。
1种是在有较多试车数据时，采用函数拟合的方法来获得发动机的部件特性。
文献［1～3］利用多组试车数据，采用拟合法近似获得以3阶函数为表达形式的压气机增压比特性图。
该方法能够获得整个工作范围内的工作特性，但精度有待提高。
磁悬浮离心式压缩机喘振控制方法研究
磁悬浮离心式压缩机喘振控制方法研究王银艳【摘要】喘振是磁悬浮离心式压缩机极常见的故障之一,而且危害极大.分析了磁悬浮离心式压缩机产生喘振的机理、原因,提出了如何在空调负荷降低时预防磁悬浮离心式压缩机的喘振,提高其运行可靠性及效率.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2019(048)006【总页数】3页(P97-99)【关键词】磁悬浮离心式压缩机;喘振;流量;背压【作者】王银艳【作者单位】广州番禺速能冷暖设备有限公司,广东广州 511480【正文语种】中文【中图分类】TB6520 引言磁悬浮离心式制冷机组使用了代表21世纪高效制冷压缩机最高水平的无油磁悬浮离心式压缩机。
这是一种完全不需要使用润滑油的压缩机，航天级尖端技术的电磁轴承被用来取代传统压缩机中的机械轴承。
永磁体电动机转子与驱动轴，以及离心叶轮都被电磁轴承的磁力场托起，处于没有直接接触的悬浮状态，因此消除了机械摩擦，以及所产生的效率损失、震动和噪声。
制冷系统中没有了润滑油，因此省去了油泵、供油系统，同时也避免了润滑油随制冷剂进入换热器后，引起换热器的换热效率损失。
磁悬浮离心式制冷机组采用变频调速和IGV进口导叶来调节机组的制冷量，具有非常大的制冷量调节范围，一般磁悬浮离心式制冷机组可以在10%～100%的范围内实现无级调节。
然而当制冷剂的压力、流量、温度发生变化时，磁悬浮离心式压缩机极易发生喘振。
特别在机组制冷负荷较低时，喘振现象十分常见。
喘振尤其会导致磁轴承故障，降低磁悬浮离心式制冷机组的可靠性。
分析磁悬浮离心式压缩机喘振的机理和预防喘振的产生，具有十分重要的意义。
1 磁悬浮离心式压缩机的工作原理磁悬浮离心式压缩机采用磁性轴承，运转时受磁力的作用，永磁体驱动轴与磁轴承无接触转动，机械传递效率为100%，采用双级铸铝叶轮直接嵌于永磁体电机驱动轴上，减小了由于齿轮传动产生的能量损失，永磁体电机轴同时起到旋转轴和电子定子的作用。
压缩机的电机为直流同步永磁电机，由PWM(脉冲宽度调制)电压供电，可以实现连续变速运行；压缩机的一级叶轮进气口装有导流叶片，入口导流片（也称为IGV）内置在压缩机一级叶轮进气口中，是一个变角度导流装置，同时起到节流作用和预旋作用。
H《过程流体机械》思考题参考解答
pS
＋
γ
2 cS 2g
―
pV
γ
＝λ1
c2 0 2g
＋λ2
w2 0 2g
（4-19）
汽蚀条件：＝泵开始发生，＜严重汽蚀。
′ n′ ， H ′ ⎛ n′ ⎞ qV =⎜ ⎟ = H ⎝n⎠ qV n
2
，
N ′ ⎛ n′ ⎞ =⎜ ⎟ N ⎝n⎠
3
， η ′ = η （4-31,32,33,相似条件）
。 式中：λl 为尺寸比例系数（模型缩放比）
故障 中高压 故障维修 高 少 高 低 较低 多 中小流量 压力脉动 离心式差、往复式优 选用条件
离心式优、往复式差
☆思考题 3.3 何谓连续方程？试写出叶轮出口的连续方程表达式，并说明式 中 b2/D2 和 φ2r 的数值应在何范围之内？ 连续方程：质量守恒（流经任意截面流量） （3-1） qm＝ρi qVi＝ρin qVin＝ρ2 qV2＝ρ2 c2r f2 ＝const 式中：qm 为质量流量，kg/s；qV 为容积流量，m3/s；ρ 为气流密度；f 为截 面面积；c 为法向流速； qm＝ρ2 qV2＝ρ2
1/4
叶轮切割定律（相似定律简化特例） 问题：现场需要同类型泵系列流量范围（小范围） ，无变速条件，变尺寸 。 （成套叶轮）成本↑；简单方法：切割叶轮外径（同叶轮不同外径 D2）
3
离心压缩机
☆思考题 3.1 何谓离心压缩机的级？它由哪些部分组成？各部件有何作用？ 级典型结构（图 3-2） ：叶轮、扩压器、弯道、回流器，首级（增加吸气管） 、 中间级、末级（无弯道、回流器，增加蜗壳） ；叶轮：唯一做功元件。闭式、 半开式、双吸式（双面进气） ；后弯（后向）型、径向型、前弯（前向）型； 扩压器：能量转换元件（动能→压能，气流减速增压） ，无叶（片）型、叶片 （有叶）型。 ☆思考题 3.2 离心压缩机与活塞压缩机相比，它有何特点？
基于GSE仿真平台涡轮增压机组稳态研究
摘 要： 根据涡轮增压 机组与增压锅炉 配合工 作 的基 本原 理 ，基于 Ｇ Ｅ平 台建立 了涡轮增 压机 组 的仿 真模 Ｓ
型， 并将仿真结果 与测 试数据进行对 比分 析 ， 明 了建立模 型 的正 确性 和有效性 。在此条 件下 ， 一 步研究 证 进
度 及耗 功需 要加 入 自编程序 进行计 算 。
２２ １ 压气 机效 率 ．． 利用压 气机 的特性 曲线 叩 ＝ Ｇ ｎ ， 压气 ，。）将
瑚 彻 珊 御 ㈣
粥绺 口 将 组建成 一个 数组 矩 阵 ， 通过 二元 全 区
作 者简介 ： 房桐 毅（ ９ ２一） 辽 宁鞍山人 ， 士研究 生 。 １８ ， 硕
３ ４
燃气轮 机技 术
第２ ５卷
锅炉 燃料 消耗 量 的函数 ， 即
Ｇ ＝ ０ ９８ ２ ＋４ ． ２０ ０．１ ７ １ ＋ ０ ７１ ９ × Ｂ ６ ４ ＸＢ ． ６８
（） １
叼 ＝ 丌） （） ８
式 中 ： 为 烟 气 涡 轮 膨 胀 比。 由式 可 知 ， 只要 膨 胀 比确定 ， 可 以得 到 烟气 涡 轮 一 个 完 全 确定 的 就 工 作状 态 。 ２４ ２ 涡轮 输 出功 率 ．．
Ｒ
＝ Ｃ
ｐ
Ｘ［ １一（ ／ｒ） ｔ × １ 叼 ｘ １ Ｔ 一］ ×Ｇ × Ｏ ｐ （） ９
式 中： 为烟气的定压 比热 ，Ｊ （ｇ・ ； ｃ ｋ／ ｋ Ｋ）Ｒ为
气 体 常数 ，Ｊ（ ｇ・ ； 烟气 涡 轮 的等 熵效 率 ； ｋ／ ｋ Ｋ） ７ 为 ／ 叼 为 烟气 涡 轮 的 机 械 效 率 ； 。 烟 气 涡 轮 进 口温 为
重催四机组防喘振控制及应用
压 缩 机 在 某 一 固 定
转 速 ｎ下 喘 振 的形 成 作
出如下描 述 ： ２所 示是 图
一
主要靠 轴端 推动作 功 ， 因此 推力 过 大 ， 会很 易 发生 喘 振现象 ， 极大 的限 制 了压缩 机 的正 常作 功 ， 且对 压 缩
固定 转 速 ｎ的 特 性 曲
ｏｅｉ ａ ａ ｉ ｏ ｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｎ ｔｉ ｈ ｕｒｅ ａ ｅ ｐ ｏ ｗａ ｄ ｄ． ｒ ｔｃ ｂ ｓｆ ｒｒｓ ａ ｃ ｉ ｇ ｕ ｉ ｎ ｔ ｅ ｓ ｇ ｒ ｕｔｆｒ ｒ ｅ ｌ ｓ
Ｋｅ ｒ ｓ ｕ ｇ ； ｅ ｕ ｔ ｕ ｖ ；ｏ ｒｕ ｉ ；ａ ｔ ｍａｉ ｏ ｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ：ｓ ｅ ｓ ｃ ｒ ｙ ｃ ｒｅ ｆ ｕ ｎ ｔ ｒ ｉ ｓ ｕ ｏ ｔ ｃ ｎ ｒｌ ｃ
关键 词 ： 振 ； 全 曲线 ； 喘 安 四机 组 ； 自动 控 制 系统
中图分类号： Ｅ ６ Ｔ ９
文献标识码 ： Ａ
文章编号：０ ６— ４４ ２ １ ） １ ０ １ ０ １０ ４ １ （ ００ ０ — １４— ３
Ｃｏ ｒ ｌａ ｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｎｔ — ｕｒ ｅ ｉ ａｖ ｏｉ ｃ ａ ｙ ｉ ｏ ｒ ｕ ｔ ｎｔ ｏ ｎｄ ａ ｌｃ ｔｏ ｆａ ｉ—ｓ ｇ ｎ ｈｅ ｙ ｌ ａｔ ｌ ｔｃ ｆ ｕ ｎｉｓ
１ 概 述 重催 四机组是 目前石 化 公 司最 大 的 一套 组合 机 组， 该机组 引进陕 鼓轴 流式压缩 机 ， 汽汽轮机 ， 杭 上海
电机 厂 电机 及本单 位 机械厂 自主生产 的 ３００ Ｗ 的 ３０ ｋ
烟气 轮机 。机组简 图如 图 １ 所示 。 轴 流式压 缩机有 如下 工作特点 ： 压缩机 的润 滑油 不污染被 输送气 体 ， 节性 能好 ， 制气 量 的变化 范 调 控 围广 ， 济效益好 ， 遍应 用 在 石 油化 工 装 置及 需 大 经 普 流量低压 比的气 体 输送 过 程 中 。由于 轴 流式 压 缩机
涡轮增压机组防喘保护装置气动伺服系统研究
涡轮增压机组防喘保护装置气动伺服系统研究
齐宏伟;陈琳;刘佳琳;许云志
【期刊名称】《陕西理工学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(025)001
【摘要】阐述了防喘保护装置改进机构的工作原理,在系统特性基础上建立数学模型.最后,应用模糊控制器通过Matlab/simulink对气动伺服系统进行仿真分析.【总页数】4页(P8-11)
【作者】齐宏伟;陈琳;刘佳琳;许云志
【作者单位】哈尔滨工程大学,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所,黑龙江,哈尔滨,150036;吉林大学,吉林,长春,130022;哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所,黑龙江,哈尔滨,150036
【正文语种】中文
【中图分类】TH138
【相关文献】
1.增压锅炉涡轮增压机组电液伺服控制系统建模与仿真 [J], 李罕皞;王银燕;冯永明
2.涡轮增压器防喘振系统设计研究 [J], 李文华;范赢
3.涡轮增压器转子涡轮级气动轴向力数值计算 [J], 何嘉伟;王强;李书奇;张继忠
4.涡轮增压器涡轮轴向气动力分析 [J], 卢康博; 马超; 白书战
5.废气涡轮增压器自动防喘振装置的探讨 [J], 吴亚健;牟恕宽
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水下蒸汽涡轮发动机的动态建模与控制研究
EquipmentManufacturingTechnologyNo.6袁20220引言无人水下航行器（UnmannedUnderwaterVehicle，UUV）在捍卫国家安全、开发海洋资源等领域有着至关
重要的作用，一直是各国的研究热点。动力源作为其技术发展的主要瓶颈，直接影响水下航行器的性能[1]。受限于当前材料、设计和工艺水平等因素，传统的水下航行器用活塞式发动机很难进一步提高功率。而现有电池的比能量又无法满足水下航行器长时间续航的要求。以蒸汽涡轮发动机为主机的水下闭式循环系统具有高比能量、大比功率和无工质排放等优点[2]，被视为高性能水下航行器动力源的未来发展方向之一。采用蒸汽涡轮发动机作为无人水下航行器闭式热力循环系统的主机，其经济性也优于活塞式发动机[3]。如美国的MK50型鱼雷即采用蒸汽涡轮发动机作为其Li/SF6闭式循环系统的主机，其最大航速超过50kn，
最大航深可达1000m[4]。Li/SF6闭式循环系统如图1所示。金属Li和SF6在热管反应器中发生反应，产生大量热量。热管反应器外壁被蒸发器包覆，其中的液态水吸热变成蒸汽进入涡轮机，带动涡轮机轴旋转。做功后的乏汽经冷凝器冷却后，变为液态水，由泵输送进入下一个循环。
在实际工程中，转速作为蒸汽涡轮机的控制目标，主要与进入发动机的蒸汽流量有关。涡轮机入口蒸汽流量可通过闭式循环系统中的水泵精准调控。随着进入喷嘴的蒸汽流量增多，喷嘴室的压力升高，进而流入汽缸的蒸汽流量增加，蒸汽涡轮发动机功率增大，转轴转速相应升高。因此，蒸汽涡轮机控制系统的控制量为入口蒸汽流量。在现有的研究中，涡轮机的转速控制主要采用PID反馈控制[5-6]，且各参数多为试凑法得出。利用试凑法求解PID参数，工作量大且易造成系统超调，严重影响系统性能。针对以上问题，通过分析蒸汽涡轮发动机的动态过程明确了其关键动态环节，采用小偏差线性化的方
水下蒸汽涡轮发动机的动态建模与控制研究吴亚军1，刘洋2