具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1至图5对本申请做进一步详细说明。

本申请提供了一种燃气轮机管路断裂漏油量计算方法，包括以下步骤：

步骤一、构建燃气轮机管路断裂漏油模型；

步骤二、获取流进燃气轮机管路的燃油流量与流出燃气轮机管路的燃油流量的第一平衡方程，以及获取燃烧室的供油量与由各个喷嘴流入燃烧室的燃油流量的第二平衡方程；

步骤三、获取燃气轮机管路的进口燃油压力与断裂位置的燃油分管的出口燃油压力，以及燃气轮机管路的进口燃油压力与各个喷嘴的出口燃油压力的第三平衡方程；

步骤四、根据第一平衡方程、第二平衡方程以及第三平衡方程计算出燃油的泄漏量。

如图1所示，燃气轮机管路为带有n个喷嘴的燃油总管，燃油总管布置在燃烧室机匣外侧，其中，假设第i个喷嘴处的燃油分管断裂，燃油一部分从喷嘴喷出至燃烧室，燃烧室的压力为P₃，同时，其余燃油从断口泄漏至燃烧室机匣外侧，燃烧室机匣外侧的压力为P₁₃。

本申请的燃气轮机管路断裂漏油量计算方法，考虑工程实际对带喷嘴的燃油总管进行了一定的简化，模型简化原则如下：

(1)假设断裂位置的燃油分管的喷嘴不再工作，即该处喷嘴的流量为0，流入该燃油分管的燃油均在断裂位置泄漏；

(2)在燃气轮机工作过程中，假设燃油分管断裂故障不会导致燃烧室燃烧效率发生显著变化，当燃油分管断裂时，为达到某一预定工作状态，进入火焰筒内的燃油流量为该状态的理论供油量Q₀，由于燃油分管断裂漏油的影响，实际油泵供入进油管的燃油流量增大到Q_0d；

基于上述的模型简化原则构建燃气轮机管路断裂漏油模型，其中，将图1中燃油从进油管进入，直至从喷嘴流出以及从断口泄漏的过程简化为管网流动，参见图2，整个管网可以看作是一个分支管路，其中一个支路上燃油泄漏，另外一个支路又可以看作是其余n-1个管路组成的并联管路。

本申请的燃气轮机管路断裂漏油量计算方法，步骤二中，获取流进燃气轮机管路的燃油流量与流出燃气轮机管路的燃油流量的第一平衡方程，以及获取燃烧室的供油量与由各个喷嘴流入燃烧室的燃油流量的第二平衡方程包括：

假设燃油的泄漏量为Q_i，由其余各个喷嘴流入燃烧室的燃油流量分别为Q₁、Q₂、…Q_i-1、Q_i+1、…、Qn，根据分支管路的特点，流进节点的流体流量等于流出节点的流体流量，可以得到公式(1)，根据并联管路的特点，流入并联管路的总流量等于各个并联支路的流量之和，可以得到公式(2)：

Q_0d＝Q₁+Q₂...+Q_i-1+Q_i+Q_i+1...+Q_n (1)

Q₀＝Q₁+Q₂...+Q_i-1+Q_i+1...+Q_n (2)

本申请的燃气轮机管路断裂漏油量计算方法，步骤三中，获取燃气轮机管路的进口燃油压力与断裂位置的燃油分管的出口燃油压力，以及燃气轮机管路的进口燃油压力与各个喷嘴的出口燃油压力的第三平衡方程包括：

忽略高度的影响，对于第i个喷管对应的断裂支路的燃油管路从进油管进口处到燃油泄漏出口处满足如下关系式：

其中，P₀为进口燃油的压力，ρ为燃油的密度，v₀为进口燃油的特征速度，P₁₃为燃烧室机匣外侧的压力，m_j为该段管路中包含的沿程管路数量，k_j为该段管路中包含的局部阻力管路数量，λ_j为第j个沿程管路上的沿程阻力系数，L_j为第j个沿程管路上的特征长度，d_j为第j个沿程管路的特征直径，V_j为第j个沿程管路的特征速度，ζ_j为第j个局部阻力管路上的局部阻力系数，v_j为第j个局部阻力管路的特征速度，v_i为燃油的流速。

本实施例中，断裂位置的燃油分管的局部阻力管路包括突扩段、突缩段、弯管段、三通管以及断口产生的局部阻力段。其中，断口产生的局部阻力段按照空间环形转弯180度的吸入流体获取局部阻力系数，参见图3-4。

对于第1个管路燃油从进油管流入直至喷嘴流出，燃气轮机管路的进口燃油压力与第1个喷嘴的出口燃油压力的第三平衡方程为：

对于第2个管路燃油从进油管流入直至喷嘴流出，燃气轮机管路的进口燃油压力与第2个喷嘴的出口燃油压力的第三平衡方程为：

对于第n个管路燃油从进油管流入直至喷嘴流出，燃气轮机管路的进口燃油压力与第n个喷嘴的出口燃油压力的第三平衡方程为：

其中，P₀为进口燃油的压力，ρ为燃油的密度，v₀为进口燃油的特征速度，P₃为燃烧室的压力，m₁...m_n为对应喷嘴管路中包含的沿程管路数量，k₁...k_n为对应喷嘴管路中包含的局部阻力管路数量，λ_j为第j个沿程管路上的沿程阻力系数，L_j为第j个沿程管路上的特征长度，d_j为第j个沿程管路的特征直径，V_j为第j个沿程管路的特征速度，ζ_j为第j个局部阻力管路上的局部阻力系数，v_j为第j个局部阻力管路的特征速度，f₁(Q₁)…f_n(Q_n)为对应喷嘴在对应燃油流量时的流动阻力。

本实施例中，各个喷嘴燃油管路的局部阻力管路包括突扩段、突缩段、弯管段以及三通管。

对于喷嘴其流动阻力与流量的关系由试验测得，即f₁、f₂、…、f_n的流动阻力与流量的关系曲线如图5所示。

最后，根据方程(1)～(n+2)联立求解非线性方程组，即可得到燃油的泄漏量Q_i和燃油的流量分配Q₁、Q₂、…Q_i-1、Q_i+1、…、Qn。另外，根据流量分配通过公式(3)计算得到各个沿程以及局部阻力元件的流动阻力，最终反算出进油管处的压力。根据燃油泄漏量和进口压力进一步评估燃油泄漏对燃气轮机使用造成的风险。

本申请的的燃气轮机管路断裂漏油量计算方法，将燃油从进油管到喷嘴喷出以及从断口泄漏的全过程，分解为流经沿程和局部阻力元件的过程，根据管网流动阻力及流量分配的计算方法建立了燃油分管断裂的数学计算模型，通过数值分析方法求解得到燃油的泄漏量，该数学模型可以快速求解不同燃气轮机工作状态和不同断裂间隙下燃油的泄漏量，计算效率高。本申请解决现有技术无法完成的以下难题：实现评估不同喷嘴的差异性对漏油量的影响；实现评估放大型喷嘴的对漏油量的影响；提高了计算效率和计算精度。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。