两级离心压气机湿压缩实验台系统设计与实验研究.docVIP

两级离心式压气机湿压缩实验台系统改进设计与实验研究 王新年 由雪琴 李淑英 孙聿峰 （哈尔滨工程大学 动力与核能工程学院 黑龙江 哈尔滨 150001） 摘要：详细介绍了两级离心式压气机湿压缩实验台系统的改进设计，并在改进的实验台上进行湿压缩试验，测得了单级离心压气机等折合转速下干压缩和湿压缩的特征参数，得到特性线和耗功变化情况，揭示了湿压缩对压气机工作的影响。 关 键 词：离心压气机，湿压缩，特性线 The Improve Design and Experimental Research of A Two-Stage Centrifugal Compressor of Wet Compression System Wang Xin-nian ,You Xue-qin, LI Shu-ying and SUN Yu-feng (College of Power and Nuclear Engineering, Harbin Engineering University, Harbin, 150001,China ) Abstract: The improvement design of a two-stage centrifugal wet compression platform system is presented in detail, and some experiments on the improved experimental platform were presented also. At the constant corrected rotational speed characteristic parameters of dry compression and wet compression were obtained, and the variation of characteristic line and consumed power was got. The influence of wet compression to compressor was declared. Keywords: Centrifugal Compressor; Wet Compression, Characteristic line 1引言 将水喷入燃气轮机压气机的进口或级间正逐渐成为增加燃气轮机出力的标准技术。在国外的燃气轮机电站中得到了广泛的应用，其中到2004年7月仅美国Meefog公司已为近500台燃气轮机安装了进气喷雾系统；在国内也已开始应用，广东顺德德胜燃气轮机电厂的燃气轮机发电机组安装了进气加湿喷雾系统。随着国内燃气轮机电站和燃蒸联合电站的迅速增加，而燃油与天然气价格的逐渐攀升，湿压缩技术应用前景愈加广阔。所谓湿压缩就是在压气机进口或级间喷入经良好雾化的大量细微水滴，当空气流的湿度没有达到饱和且温度较高时，水滴蒸发吸收空气的热量降低空气的温度。空气温度降低，密度增加，再加上喷入的水的质量，压气机的质量流量增加较多，从而可以在燃烧室内喷入更多的燃油，使燃机出力增加。与干压缩相比，在湿压缩后压气机出口空气压力增大，温度降低, 质量流量增加。同时水的加入可使燃烧产物中的的生成大大降低，减少了环境污染。 虽然湿压缩技术应用日益成熟，但仍有很多值得进一步深入研究的地方，如级间喷水、湿压缩对原有压气机特性的影响特别是稳定工作的影响、液滴在压气机中的传热传质过程等。这些既需要深入的理论研究和数值模拟，更需要大量的实验研究来验证理论成果，修正数值模拟结果。哈尔滨工程大学动力与核能工程学院热力涡轮机实验室自1995年就开展湿压缩理论研究，更于1999年搭建湿压缩实验台进行试验研究，并在其后不断改进，做了大量的工作（见参考文献2~10）。但建立的湿压缩数学模型仍不很理想，实验台也有很多不足，如转速达不到所用压气机的额定工况、不能直接测到压气机耗功、进口干球温度测量受水雾影响等。使实验研究受限颇多，去年在经费比较宽裕的情况下，实验室对实验台进行了改造设计升级，并在实验方法方面做出改进，以期得到重复性更好精度更高的实验结果。 已经获得的实验结果表明，这次改进设计效果很好，很多首次应用的装置也工作良好，说明改进设计的目标部分达到了，但仍有一些不足，需进一步改进。 2．试验台原理与设计改进 图1 原试验台布置原理图 图2 改进设计后的实验台布置图 （1）压气机系统 图３. GJ100压气机 两台压气机是将不同型号的废气涡轮增压器去掉废气涡轮和涡壳改造而成的，如图3所示的是GJ100去掉涡壳和涡轮后剩下的部分，并在原有滑油接口处供给并回收滑油，这样才能保证其在高转速下还能正常工作。GJ80的最高压比为2.3，GJ100的