第19卷第5期 山东理工大学学报(自然科学版) Vol.19No.5
2005年9月 Journal of Shandong University of Technology(Sci&Tech) Sep.2005文章编号:1672-6197(2005)05-0036-04
小型背压式汽轮机性能计算软件开发
宋桂霞1，曹新忠2，韩才祥3
(1.山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博255049;
2.山东理工大学物理学院，山东淄博255049;
3.淄博迈特汽轮机有限公司，山东淄博255077)
摘 要：针对小型汽轮机性能定量研究相对缺乏的现状，开发了小型背压式汽轮机性能通用计算软件.采用顺序和倒序的计算方法和模块化设计方法，以Windows为工作平台，运用Visual Basic6.0软件开发工具研制开发，界面友好，适用性强，能满足小型背压式汽轮机性能计算要求,、改进和运行良好的辅助计算工具.
关键词：汽轮机；性能计算；软件开发
中图分类号:T K262文献标识码:A
Soft w are development of performance calculation for minitype
backpressure type steam turbine
SON G Gui2xia1,CAO Xin2zhong2,HAN Cai2xiang3
(1.School of Transportation and Vehicle Engineering,Shandong University of Technology,Zibo255049,China;
2.School of Physics,Shandong University of Technology,Zibo255049,China;
3.Maite Steam Turbine Co.,L td,Zibo255077,China)
Abstract:According to t he act uality t hat is lack of t he quantitative research of minitype steam t urbine relatively,t he universal performance calculation software is developed for mini2 type backp ressure type steam t urbines.The calculational met hods of order and reverse order and modularized design conception,Windows as exploring circumstance and Visual Basic6.0 software designing tool are used to develop t he software,and itπs interface is f riendly,con2 venient and applicable so t hat it can satisfy
t he performance calculation work for minitype backpressure type steam t urbine.It is a helpf ul and assistant calculation tool of design,im2 provement and run for t urbine technicians.
K ey w ords:steam t urbine;performance calculation;software develop ment
收稿日期:20050308
作者简介：宋桂霞(1980)，女，硕士研究生.
热力性能评价是汽轮机设计、运行和改进的基础.多年来，科技工作者从试验及理论计算方面对这个问题做了许多研究.试验方面，从试验准备、试验进行、试验数据计算整理到提出试验报告的全过程耗用时间长，工作量大，而且要受到测试仪器、仪表和人为因素的影响，试验数据误差大，准确率不高.传统的手工理论计算方面计算公式多、计算量大、计算出错率高，计算出一个机型的性能参数也需要花费很长的时间，况且计算过程中也要受到计算舍入误差和查表读数误差的影响，这对设计、运行和机组改进的指导有很大的制约性.目前在小型汽轮机性能评价方面的研究也尤为欠缺.
计算机技术在生产实践中的广泛应用和基于Windows 的软件开发环境软件的强大的开发功能，为汽轮机热经济性的性能计算和分析提供了必要条件，若针对机组编制一套计算程序显然是事半功倍，它可以不受试验仪器和人为误差的影响，大大地提高计算准确率，并且可以让有关人员解脱繁琐的查表和计算，
节省人力，缩短计算时间和开发周期，提高工作效率.本计算软件主要由性能计算程序和用户界面程序组成.本软件采用面向对象的Visual Basic 6.0编制系统性能计算程序和用户界面程序.所开发的软件及应用弥补了对小型汽轮机性能评价研究的不足.
1 软件系统
1.1 软件语言[1,2]
软件开发的语言采用Visual Basic 6.0(VB ).VB 是一个可视化的面向对象的程序设计环境，可视化的用户界面设计功能，把程序设计人员从繁琐复杂的界面设计中解脱出来，并且具有语法简单、容易编程，移植性强、功能强、容易掌握和使用方便等优点.
1.2 性能计算方法[3,4]
选用适当的性能计算方法是软件开发的关键，决定了开发的难易和效率.汽轮机组的核心是以多级“透平”组成的，多级机组如图1所示.本文根据不同的原始条件，分别采用热力计算中的顺序计算和图1 多级机组示意图
倒序计算两种基本方法.如果知道级前状态，则采用顺序算法，先
假设喷嘴出口和动叶出口的压力，要求计算的喷嘴与动叶的流量
值分别与已知的喷嘴和动叶的流量值相等，如果不等就改变压力
的假设值，相应改变喷嘴与动叶计算流量值，直至计算与已知相等
为止.如果知道级后状态，则采用倒序算法，先假设级的各种损失,
vb软件开发如余速损失、湿气损失、摩擦损失、漏气损失、撞击损失等，然后分
别对这些损失进行迭代，直至计算值与假设值相等或充分接近为
止.但顺序算法不能计算汽轮机级的超临界工况，所以在机组出现
超临界工况时必须采用倒序算法.2 软件模块
2.1 计算模块
计算模块是程序中的最主要模块，汽轮机功率和效率等参数反映汽轮机装置中能量转换的大小和完善程度，是汽轮机组运行过程中需要密切关注的性能参数，为了方便程序的调用和编写，把计算汽轮机功率和效率等参数作为一个模块.在计算中，根据汽轮机排气已知条件不同将其划分为排气为过热蒸气、排气为出口干度已知的湿蒸气和排气为出口焓已知的湿蒸气3种类型.根据不同类型在相应的区域内查h -s 图，得到排气热力参数.本软件在计算时直接调用水蒸气计算模块得到汽轮机的出口热力参数.
2.2 水和水蒸气计算模块[5]
汽轮机的工质就是水蒸气(简称蒸气)，大量的蒸气热力参数计算是在进行汽轮机组设计、核算以及
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性能计算中必不可少的一部分.如果采用费时、费力的查表和插值计算法显然是不合时宜的.本系统采用水和水蒸气性质国际联合会(IA PWS)推出的最新的水和水蒸气计算模型，即IA PWS—IF97公式来编制程序.为了便于系统的调用、提高计算速度，编制成计算模块.该模块主要是用来根据任何两个热力参数，由相应的公式计算其他的热力参数.
3 软件功能
3.1 设计工况计算
在确定了结构尺寸如喷嘴数目和安装角度、动叶出气角度、偏转角度以及有关系数如速度系数、蒸气流量系数后能计算出机组的功率、效率等性能参数的值.
3.2 变工况性能计算
变工况性能计算功能是本软件的核心功能.具体考虑了以下几个变工况:
1)入口蒸气压力变化时对汽轮机的效率、功率、气耗和热耗的影响;
2)入口蒸气初温度变化时对汽轮机的效率、功率、气耗和热耗的影响;
3)出口蒸气压力变化时对汽轮机的效率、功率、气耗和热耗的影响;
4)出口蒸气温度变化时对汽轮机的效率、功率、气耗和热耗的影响;
5)蒸气流量发生变化时对汽轮机的效率、功率、气耗和热耗的影响;
6)汽轮机转速变化时对汽轮机的效率、功率、气耗和热耗的影响;
7)冷却水变化时对汽轮机的效率、功率、气耗和热耗的影响;
8)以上各参数部分或全部变化时对汽轮机的效率、功率、气耗和热耗的影响.
3.3 水和水蒸气热力性质计算
水和水蒸气热力性质计算以计算机自动化计算完成，摆脱了手工查取水和水蒸气热力性质图、表的繁琐.
并且采用水和水蒸气性质国际联合会(IA PWS)推出的最新的水和水蒸气IA PWS—IF97计算公式，计算机实例计算与水和水蒸气热力性质图、表对照，有相当的准确性和精度，不仅可满足工程计算的要求，也可用于要求更高的分析研究.
3.4 数据查询
本软件提供给用户一个查询界面，可对以往的各种记录包括各状态参数值和计算结果进行随时查询，实现对历史数据进行查询的功能.
3.5 数据存储和打印
对输入、输出的数据进行存储，形成历史数据，便于日后查，也可实现所需数据的打印.
4 软件特点及应用
1)采用可视化编程语言Visual Basic6.0编制，具有很大的可扩展性，可以不断完善，根据需要增加新的计算内容和功能.
2)程序采用物理意义明确的模块化方法，化繁为简，既便于程序管理，又可节省内存，便于系统的灵活调用，并且可扩充新的模块，以适应于不断发展的性能计算方法和机组类型.
3)具有友好的用户界面.在Windows系统平台上运行此程序后，将自动进入主界面.人机对话，友好的用户界面，使用方便，容易操作.
4)软件所包含的绝大部分计算公式和参数均取自最新的、通用的国家标准、行业设计规范和方法，部分尚无标准可依的常用计算内容均取自行业权威手册或有关科技书籍，计算结果准确，数据可靠，计算精度足以满足工程实际计算的需要.
5)本软件在迈特汽轮机厂热力试验和设计计算中得到应用，与以往的传统方法相比，极大地提高了工作效率、计算速度和计算准确度.
5 结束语小型背压式汽轮机性能计算实用软件填补了对小型汽轮机性能定量研究的不足，满足目前市场的需要，是一套使用简便、功能丰富且计算速度快、精度高的软件，是热能动力专业工程师、技术人员、热力测试人员的得力助手，可以大大提高工作效率，节省工作时间，让技术人员从繁琐的查表、计算、校核或迭代过程中解脱出来，并能充分发挥个人计算机的潜在功能，能满足汽轮机热力试验和设计的计算工作.参考文献:
[1]黄润发，强莎莎.VB 程序设计技术[M ].上海：中国纺织大学出版社,2001.
[2]林 永，张乐强.Visual Basic 6.0用户编程手册[M ].北京：人民邮电出版社,2002.
[3]曹祖庆.汽轮机变工况特性[M ].北京：水利电力出版社,1991.
[4]李维持.汽轮机变工况热力计算[M ].北京：中国电力出版社,2001.
[5]The international association for t he properties of water and steam.Release on t he IAPWS International Formulation 1997for t he
Thermodynamic Properties of Water and Steam[R ].Erlangen Germany ,1997.
我校一项课题通过省级技术鉴定
2005年7月9日，由我校交通与车辆工程学院杨仲玉老师等主持完成的“汽车、发动机智能燃油消耗测量系统”项目，通过了山东省科技厅组织的技术鉴定。
该项目开发的Q F Y -1型汽车发动机油耗传感器供油系统，不改变被测车原供油系统的压力，不影响汽车发动机工作条件；设有油气分离装置，消除了气体积累的测量误差；油耗传感器采用四活塞串流式计量器，并具有判向功能，能消除柴油发动机运转时供油系统中燃油脉动而带来的测量误差；设有压力表，可直观显示发动机工作时的进油、供油、回油压力；油耗传感器设有手控/遥控转换开关和普通、智能两个数据输出接口；可与其它油耗测量的仪器兼容。
鉴定委员会一致认为：该项目研究开发的汽车发动机智能燃油消耗测量系统设计新颖、测量精度高、使用面广，具有很高的推广价值，该系统集电喷汽油机和柴油发动机油耗测量功能于一体，填补了国内空白，达到了国内领先水平。
(科技处 窦红梅)9
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