燃料控制阀的流量设计方法、装置、电子设备和存储介质与流程

1.本发明涉及燃气轮机发电技术领域，尤其涉及一种燃料控制阀的流量设计方法、装置、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.作为重型燃气轮机、氢燃料燃气轮机燃料系统的核心部件，燃料控制阀长期依赖进口，已成为重型燃气轮机、氢燃料燃气轮机国产化的重要技术问题。
3.目在燃气轮机点火、升速、升负荷及减负荷的过程中，燃烧室对天然气、氢气的压力和流量要求始终在变化，为了实现燃气轮机的负荷控制和燃烧调整，对天然气和氢气燃料控制阀流量特性的线性度有较高要求。目前国内对重型燃气轮机、氢燃料燃气轮机领域燃料控制阀的研制经验欠缺，在天然气和氢气燃料控制阀的自主设计与研制过程中，还没有合适的流量特性线性度设计与监控方法可供使用，无法及时对燃气轮机的燃料进行调整，降低阀流量的使用效率。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种燃料控制阀的流量设计方法、装置、电子设备和存储介质，解决了对气体燃料控制阀的气体燃料的调整问题，实现对气体燃料控制阀的流量特性线性度设计和监控，提升气体燃料控制阀的流量的使用效率。
5.根据本发明的一方面，本发明实施例提供了一种燃料控制阀的流量设计方法，应用于气体燃料控制阀；该方法包括：
6.确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格；
7.根据流量特性分析网格确定工质在气体燃料控制阀中的流动特性、气体燃料控制阀的参数信息和传热特性；
8.根据流量特性分析网格、流动特性、参数信息和传热特性，基于计算流体力学cfd确定气体燃料控制阀的质量流量；
9.根据质量流量和目标流量系数，确定质量流量的线性度误差，并根据线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀的流量设计。
10.可选的，确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格，包括：获取燃料控制阀的流量设计图纸，并根据设计图纸确定阀三维模型；根据阀三维模型确定阀内部流动区域；根据阀内部流动区域和直管段信息确定三维流道模型；根据三维流道模型，基于网格生成技术确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格。
11.可选的，参数信息包括气体燃料控制阀的进口压力、进口温度及出口压力。
12.可选的，确定工质在气体燃料控制阀中的流动特性和气体燃料控制阀的传热特性，包括：根据流量特性分析网格确定工质类型，其中，工质类型包括天然气类型和氢气类型；分别确定工质类型对应的湍流模型和壁面传热模型；根据湍流模型确定流动特性，并根据壁面传热模型确定传热特性。
13.可选的，根据质量流量和目标流量系数，确定质量流量的线性度误差，包括：根据质量流量确定当前流量系数；根据当前流量系数和目标流量系数确定线性度误差。
14.可选的，根据线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，包括：确定线性度误差是否小于或者等于预设误差；若线性度误差小于或者等于预设误差，则维持气体燃料控制阀的三维流道模型不变；若线性度误差大于预设误差，则基于阀流道改进规则调节气体燃料控制阀的三维流道模型。
15.可选的，基于阀流道改进规则调节气体燃料控制阀的三维流道模型，包括：确定三维流道模型的阀芯的初始坐标；根据初始坐标，确定阀芯的更新坐标，其中，初始坐标的横坐标值和更新坐标的横坐标值相同，初始坐标的纵坐标值和更新坐标的纵坐标值不同；根据更新坐标，调节三维流道模型，并基于调节后的三维流道模型确定当前阀芯型线；根据当前阀芯型线确定开度点；根据开度点的气体燃料控制阀开度值，确定开度点的喉部面积；根据气体燃料控制阀开度值和喉部面积确定线性相关系数；确定线性相关系数是否大于或者等于预设系数；若线性相关系数小于预设系数，则将更新坐标作为初始坐标，并基于调节后的三维流道模型返回执行根据三维流道模型，基于网格生成技术确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格步骤，直至线性相关系数大于或者等于预设系数为止。
16.根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种燃料控制阀的流量设计装置，应用于气体燃料控制阀；该装置包括：
17.网格确定模块，用于确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格；
18.信息确定模块，用于根据流量特性分析网格确定工质在气体燃料控制阀中的流动特性、气体燃料控制阀的参数信息和传热特性；
19.流量确定模块，用于根据流量特性分析网格、流动特性和参数信息、传热特性，基于计算流体力学cfd确定气体燃料控制阀的质量流量；
20.流量设计模块，用于根据质量流量和目标流量系数，确定质量流量的线性度误差，并根据线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀的流量设计。
21.根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的燃料控制阀的流量设计方法。
22.根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例的燃料控制阀的流量设计方法。
23.本发明的技术方案，应用于气体燃料控制阀；通过确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格；根据流量特性分析网格确定工质在气体燃料控制阀中的流动特性、气体燃料控制阀的参数信息和传热特性；根据流量特性分析网格、流动特性、参数信息、传热特性，基于计算流体力学cfd确定气体燃料控制阀的质量流量；根据质量流量和目标流量系数，确定质量流量的线性度误差，并根据线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀的流量设计。本发明通过流量特性分析网格、流动特性、参数信息和传热特性，基于计算流体力学cfd确定气体燃料控制阀的质量流量；根据质量流量和目标流量系
数，确定质量流量的线性度误差，并根据线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀流量的设计和监控，解决了对气体燃料控制阀的气体燃料的调整问题，提升气体燃料控制阀流量的使用效率。
24.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本发明实施例一中提供的一种燃料控制阀的流量设计方法的一个流程图；
27.图2是本发明实施例二中提供的一种燃料控制阀的流量设计方法的一个流程图；
28.图3是本发明实施例三提供的一种燃料控制阀的流量设计装置的结构示意图；
29.图4是本发明实施例四中提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
31.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
32.实施例一
33.图1是本发明实施例一中提供的一种燃料控制阀的流量设计方法的一个流程图，本实施例可适用于对燃料控制阀的流量设计和监控情况，该方法可以由燃料控制阀的流量设计装置来执行，该燃料控制阀的流量设计装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，在一个具体的实施例中，该燃料控制阀的流量设计装置可配置于电子设备中，电子设备是气体燃料控制阀。如图1所示，本发明实施例的方法具体包括如下步骤：
34.s101、确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格。
35.其中，气体燃料控制阀可以是燃气轮机的气体燃料控制阀；流量特性分析网格是基于网格生成技术，通过确定的网格建立几何模型，通过几何模型确定气体燃料控制阀的三维实体，然后在生成的三维实体集合模型上，应用特定的网格类型、网格单元和网格密度
对面或体进行划分，从而获得网格。
36.具体的，通过燃料控制阀的流量设计图纸确定气体燃料控制阀的阀三维模型，然后基于阀三维模型确定气体燃料控制阀内部的燃料流动区域，并根据气体燃料控制阀内部的燃料流动区域和直管段信息确定三维流道模型，通过网格生成技术对气体燃料控制阀的三维流道模型建立几何模型，通过几何模型确定气体燃料控制阀的三维实体，然后在生成的三维实体集合模型上，应用特定的网格类型、网格单元和网格密度对面或体进行划分，从而获得气体燃料控制阀的流量特性分析网格。
37.s102、根据流量特性分析网格确定工质在气体燃料控制阀中的流动特性、气体燃料控制阀的参数信息和传热特性。
38.其中，流动特性是一种收到任何微小剪切力作用，都能连续发生形变的特性，流动特性包括瞬态、稳态、可压、不可压、单相和多相等，本发明实施例对此不进行限定。
39.气体燃料控制阀的参数信息包括气体燃料控制阀的进口压力、进口温度及出口压力；传热特性是指由于温度差引起的能量转移的能力。
40.具体的，在确定流量特性分析网格之后，根据流量特性分析网格确定工质在气体燃料控制阀中工质类型，从而根据工质类型对应确定工质类型对应的流动特性和传热特性；根据流量特性分析网格直接获取气体燃料控制阀的进口压力、进口温度及出口压力。
41.s103、根据流量特性分析网格、流动特性、参数信息和传热特性，基于计算流体力学cfd确定气体燃料控制阀的质量流量。
42.其中，计算流体力学(computational fluid dynamics，cfd)是通过数值方法求解流体力学控制方程，得到流场的离散定量描述，并以此预测流体运动规律的学科。cfd的基本原理可以以建立质量、动量、能量、湍流特性等守恒方程组，如连续性方程、扩散方程等。这些方程构成连理的非线性偏微分方程组，不能用经典的解析法，只能用数值方法求解。
43.具体的，在确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格后，并根据流量特性分析网格确定气体燃料控制阀的工质类型对应的流动特性、气体燃料控制阀的参数信息以及工质类型对应的传热特性后，基于计算流体力学cfd选择对应的工质类型、湍流模型、进口压力、出口压力、进口温度和壁面传热模型等，从而计算确定不同工质类型在控制气体燃料控制阀时气体燃料控制阀的不同工况下的稳态流场分布，从而确定气体燃料控制阀的质量流量。气体燃料控制阀的不同工况包括燃气轮机点火工况、不同负荷工况等，本发明实施例对此不进行限定。
44.s104、根据质量流量和目标流量系数，确定质量流量的线性度误差，并根据线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀的流量设计。
45.其中，线性度误差其中，qc为当前流量系数，qo为目标流量系数。
46.具体的，确定目标流量系数，根据质量流量和目标流量系数，确定质量流量的线性度误差，并根据线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀流量的设计。
47.本发明实施例的技术方案，应用于气体燃料控制阀；通过确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格；根据流量特性分析网格确定工质在气体燃料控制阀中的流动特性、气体燃料控制阀的参数信息和传热特性；根据流量特性分析网格、流动特性、参数信息、传热
特性，基于计算流体力学cfd确定气体燃料控制阀的质量流量；根据质量流量和目标流量系数，确定质量流量的线性度误差，并根据线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀的流量设计。在上述实施例的基础上，本发明通过流量特性分析网格、流动特性、参数信息和传热特性，基于计算流体力学cfd确定气体燃料控制阀的质量流量；根据质量流量和目标流量系数，确定质量流量的线性度误差，并根据线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀流量的设计和监控，解决了对气体燃料控制阀的燃料的调整问题，提升气体燃料控制阀流量的使用效率。
48.实施例二
49.图2是本发明实施例二中提供的一种燃料控制阀的流量设计方法的一个流程图，本实施例可适用于对燃料控制阀的流量设计和监控情况，该方法可以由燃料控制阀的流量设计装置来执行，该燃料控制阀的流量设计装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，在一个具体的实施例中，该燃料控制阀的流量设计装置可配置于电子设备中，电子设备是气体燃料控制阀。在上述实施例的基础上，对于确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格、确定工质在气体燃料控制阀中的流动特性和气体燃料控制阀的传热特性、根据质量流量和目标流量系数，确定质量流量的线性度误差等进行优化，如图2所示，该方法具体包括如下步骤：
50.s201、获取燃料控制阀的流量设计图纸，并根据设计图纸确定阀三维模型。
51.其中，燃料控制阀的流量设计图纸是指气体燃料控制阀的专业的方案图，燃料控制阀的流量设计图纸是用于指导气体燃料控制阀的实际设计的图纸，用于表达气体燃料控制阀的总体设计概念、功能分区、流线分布和立面造型等，本发明实施例对此不进行限定。
52.阀三维模型是指通过燃料控制阀的流量设计图纸，并利用三维制作软件，通过虚拟的三维空间构建制作形成的气体燃料控制阀的三维模型，阀三维模型能够更真实的表现气体燃料控制阀的结构。三维制作软件通常包括autodesk inventor和inventor等，本发明实施例对此不进行限定。
53.具体的，确定燃料控制阀的流量设计图纸，根据设计图纸和三维制作软件，通过虚拟的三维空间构建制作形成的气体燃料控制阀的阀三维模型。
54.s202、根据阀三维模型确定阀内部流动区域。
55.其中，阀内部流动区域是指阀三维模型内供燃料流动的区域，燃料包括天然气燃料和氢气燃料。
56.具体的，确定阀三维模型之后，根据阀三维模型确定天然气燃料和/或氢气燃料在阀三维模型内进行流动的区域，从而根据气体燃料控制阀内的燃料的流动区域确定阀内部流动区域。
57.s203、根据阀内部流动区域和直管段信息确定三维流道模型。
58.其中，直管段信息即为气体燃料控制阀中的直管段的个数、直径倍数大小。
59.具体的，确定气体燃料控制阀中的直管段信息，然后根据确定的阀内部流动区域和直管段信息生成三维流道模型。
60.示例性的，若确定气体燃料控制阀的阀内部流动区域，并确定在气体燃料控制阀的阀内部流动区域的进口和出口增加5倍控制阀公称直径的直管段，则根据在阀内部流动区域的进口和出口增加5倍控制阀公称直径的直管段以及阀内部流动区域共同确定三维流道模型。
61.s204、根据三维流道模型，基于网格生成技术确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格。
62.其中，网格生成技术是指按照规律分布于流场中离散点的集合称为网格，网格生成是连接几何模型和数值算法的纽带，几何模型就只有被划分成一定标准的网格时才能对其进行数值求解。一般而言，网格划分越密，得到的结果就越精确，但耗时也越多。数值计算结果的精度及效率主要取决于网格及划分时所采用的算法，它和控制方程的求解是数值模拟中最重要的两个环节。网格生成技术已经发展成为流体机械cfd的一个重要分支。
63.网格生成技术的分类包括结构化网格、非结构化网格和混合网格三大类，具体的生成网格的方法是首先通过建立几何模型，通过几何模型确定气体燃料控制阀的三维实体，然后在生成的三维实体集合模型上，应用特定的网格类型、网格单元和网格密度对面或体进行划分，从而获得网格。
64.具体的，在确定气体燃料控制阀的三维流道模型之后，根据三维流道模型，基于网格生成技术在三维流道模型上应用特定的网格类型、网格单元和网格密度对面或体进行划分，从而确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格。
65.s205、根据流量特性分析网格确定气体燃料控制阀的参数信息。
66.其中，参数信息包括气体燃料控制阀的进口压力、进口温度及出口压力。气体燃料控制阀的进口压力为气体燃料控制阀的设定压力，气体燃料控制阀的出口压力取决于气体燃料控制阀的负载压力的大小，当气体燃料控制阀的负载压力小于气体燃料控制阀的调定压力时，气体燃料控制阀的出口压力等于负载压力；当气体燃料控制阀的负载压力大于气体燃料控制阀的调定压力时，气体燃料控制阀的出口压力等于气体燃料控制阀的调定压力，即气体燃料控制阀的出口压力为定值的条件是气体燃料控制阀的负载压力大于等于气体燃料控制阀的调定压力。
67.具体的，在确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格后，通过气体燃料控制阀的流量特性分析网格，直接获取气体燃料控制阀的参数信息如气体燃料控制阀的进口压力、进口温度及出口压力。
68.示例性的，确定气体燃料控制阀的进口压力为2.95mpa，进口温度为120℃，出口压力为1.8mpa。
69.s206、根据流量特性分析网格确定工质类型。
70.其中，工质类型是指实现热、功转换的工作物质，各种热机或热力设备借以完成热能与机械能相互转换的媒介物质。工质类型包括天然气类型和氢气类型。
71.具体的，在确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格后，通过气体燃料控制阀的流量特性分析网格，确定气体燃料控制阀的工作性质，从而确定工质类型是天然气类型或者氢气类型。
72.s207、分别确定工质类型对应的湍流模型和壁面传热模型。
73.其中，湍流模型是采用求解平均n-s方程来进行数值模拟。因为平均n-s方程的不封闭性，需引入了湍流模型来封闭方程组，所以模拟结果的好坏很大程度上取决于湍流模型的准确度。自70年代以来，湍流模型的研究发展迅速，建立了一系列的零方程、一方程、两方程模型和二阶矩模型，已经能够十分成功的模拟边界层和剪切层流动。湍流模型选取适用于湍流完全发展的二方程模型(k-epsilon)，本发明实施例对此不进行限定。壁面传热模
型是指热传递模型，常用的热传递模型包括：isothermal，isothermal不求解能量运输方程；thermal energy，thermal energy求解能量运输方程，但是会忽略求解过程中的介质密度的变化的影响；total energy，total energy求解能量运输方程，于此同时考虑动能的影响，以及边界层中粘性热效应明显的高速流动的情况，考虑到密度变化的影响，选取包含能量方程的壁面传热模型thermal energy，本发明实施例对此不进行限定。
74.具体的，若确定工质类型为天然气类型，则根据工质类型为天然气类型确定对应的湍流模型和壁面传热模型；若确定工质类型为氢气类型，则根据工质类型为氢气类型确定对应的湍流模型和壁面传热模型。由于工质类型为天然气类型或者为氢气类型，天然气类型或者为氢气类型均为气体，所以在流动过程中存在密度变化且不可忽略，所以通常选取的是total energy的壁面传热模型，从而通过total energy壁面传热模型进行求解能量运输方程，于此同时考虑动能的影响，以及边界层中粘性热效应明显的高速流动的情况。
75.s208、根据湍流模型确定流动特性，并根据壁面传热模型确定传热特性。
76.具体的，在确定工质类型对应的湍流模型和工质类型对应的壁面传热模型之后，根据工质类型对应的湍流模型确定工质类型对应的流动特性，并根据工质类型对应的壁面传热模型确定工质类型对应的传热特性。
77.示例性的，若确定工质类型为天然气类型，则在确定天然气类型对应的湍流模型和天然气类型对应的壁面传热模型之后，根据天然气类型对应的湍流模型确定天然气类型对应的流动特性，并根据天然气类型对应的壁面传热模型确定天然气类型对应的传热特性；若确定工质类型为氢气类型，则在确定氢气类型对应的湍流模型和氢气类型对应的壁面传热模型之后，根据氢气类型对应的湍流模型确定氢气类型对应的流动特性，并根据氢气类型对应的壁面传热模型确定氢气类型对应的传热特性。
78.在具体实施方式中，s205、s206-s208的执行没有先后顺序，例如可以是先执行s205后执行s206-s208，或者先执行s206-s208后执行s205，本发明实施例中对此不进行限定。
79.s209、根据流量特性分析网格、流动特性、参数信息和传热特性，基于计算流体力学cfd确定气体燃料控制阀的质量流量。
80.其中，计算流体力学(computational fluid dynamics，cfd)是通过数值方法求解流体力学控制方程，得到流场的离散定量描述；质量流量指单位时间里流体通过封闭管道或敞开槽有效截面的流体质量。
81.具体的，在确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格后，并根据流量特性分析网格确定气体燃料控制阀的工质类型对应的流动特性、气体燃料控制阀的参数信息以及工质类型对应的传热特性后，基于计算流体力学cfd选择对应的工质类型、湍流模型、进口压力、出口压力、进口温度和壁面传热模型等，从而计算确定不同工质类型在控制气体燃料控制阀时气体燃料控制阀的不同工况下的稳态流场分布，从而确定气体燃料控制阀的质量流量。气体燃料控制阀的不同工况包括燃气轮机点火工况、不同负荷工况等，本发明实施例对此不进行限定。
82.s210、根据质量流量确定当前流量系数。
83.具体的，在确定质量流量后，对质量流量进行换算确定质量流量对应的当前流量系数，不同的质量流量对应的当前流量系数存在不同。
84.s211、根据当前流量系数和目标流量系数确定线性度误差。
85.具体的，线性度误差其中，qc为当前流量系数，qo为目标流量系数。
86.表1
87.开度％当前流量系数qc目标流量系数qo线性度误差ε10％13416720％20％29245135％30％54275728％40％912106314％50％128713696％60％163416792％70％196319821％80％225022882％90％250925943％100％273629006％
88.示例性的，根据当前流量系数qc和目标流量系数qo确定线性度误差ε，当在气体燃料控制阀的10％～100％开度范围等距离取10个开度点，分别确定10％开度点、20％开度点、30％开度点、40％开度点、50％开度点、60％开度点、70％开度点、80％开度点、90％开度点和100％开度点分别对应的当前流量系数qc和目标流量系数qo，气体燃料控制阀的开度越大，当前流量系数qc和目标流量系数qo越大，然后根据确定的10个开度点分别对应的当前流量系数qc和目标流量系数qo确定线性度误差ε，如表1所示。
89.s212、确定线性度误差是否小于或者等于预设误差。
90.其中，预设误差为预先设定的气体燃料控制阀燃料控制气体燃料控制阀的阀流量的流量系数的误差允许值。
91.具体的，计算确定流量系数的线性度误差之后，确定线性度误差是否小于或者等于预设误差，若线性度误差小于或者等于预设误差，则执行s213；若线性度误差大于预设误差，则执行s214。
92.示例性的，若确定预设误差为20％，计算确定线性度误差为10％，则确定线性度误差10％小于预设误差20％，执行s213；若确定预设误差为20％，计算确定线性度误差为35％，则确定线性度误差35％大于预设误差20％，执行s214。
93.s213、维持气体燃料控制阀的三维流道模型不变。
94.具体的，若线性度误差小于或者等于预设误差，则维持气体燃料控制阀的三维流道模型不变。
95.s214、基于阀流道改进规则调节气体燃料控制阀的三维流道模型。
96.具体的，若线性度误差大于预设误差，则基于阀流道改进规则调节气体燃料控制阀的三维流道模型。
97.在一实施方式中，基于阀流道改进规则调节气体燃料控制阀的三维流道模型，包括：确定三维流道模型的阀芯的初始坐标；根据初始坐标，确定阀芯的更新坐标，其中，初始
坐标的横坐标值和更新坐标的横坐标值相同，初始坐标的纵坐标值和更新坐标的纵坐标值不同；根据更新坐标，调节三维流道模型，并基于调节后的三维流道模型确定当前阀芯型线；根据当前阀芯型线确定开度点；根据开度点的气体燃料控制阀开度值，确定开度点的喉部面积；根据气体燃料控制阀开度值和喉部面积确定线性相关系数；确定线性相关系数是否大于或者等于预设系数；若线性相关系数小于预设系数，则将更新坐标作为初始坐标，并基于调节后的三维流道模型返回执行根据三维流道模型，基于网格生成技术确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格步骤，直至线性相关系数大于或者等于预设系数为止。
98.其中，初始坐标为根据三维流道模型的阀芯确定坐标，初始坐标包括横坐标值和纵坐标值。预设系数为预先设定的判断线性相关系数的值，喉部面积与气体燃料控制阀开度值之间存在线性关系，喉部面积是气体燃料控制阀介质的进口端道关闭件密封面之间流道的最小横截面积。
99.表2
[0100][0101]
具体的，根据三维流道模型的阀芯的控制点的初始坐标确定阀芯的更新坐标，初始坐标的横坐标值和更新坐标的横坐标值相同，初始坐标的纵坐标值和更新坐标的纵坐标值不同。示例性的，如表2所示。
[0102]
然后根据更新坐标，调节三维流道模型，并基于调节后的三维流道模型确定当前阀芯型线；根据当前阀芯型线确定开度点；根据开度点的气体燃料控制阀开度值，确定开度点的喉部面积。
[0103]
示例性的，如表3所示，分别确定初始阀芯型线的开度点对应的喉部面积1和更新后的阀芯型线的开度点对应的喉部面积2。
[0104]
表3
[0105]
开度％喉部面积1喉部面积2
10％12410120％16026030％34345740％56063050％83582360％1065100970％1354115980％1475130090％16381561100％17851785
[0106]
根据气体燃料控制阀开度值和喉部面积确定线性相关系数。进一步的，线性相关系数其中，o为气体燃料控制阀开度值，a为喉部面积，cov(o,a)为气体燃料控制阀开度值o与喉部面积a之间的协方差，var(o)为气体燃料控制阀开度值o的方差，var(a)为喉部面积a的方差。从而计算确定初始阀芯型线的不同开度点与喉部面积之间的线性相关系数为0.9868，计算确定更新后的阀芯型线的不同开度点与喉部面积之间的线性相关系数为0.9972。
[0107]
计算确定线性相关系数后，确定线性相关系数是否大于或者等于预设系数；若线性相关系数小于预设系数，则将更新坐标作为初始坐标，并基于调节后的三维流道模型返回执行根据三维流道模型，基于网格生成技术确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格步骤，直至线性相关系数大于或者等于预设系数为止。
[0108]
示例性的，若确定预设系数为0.995，比较线性相关系数是否大于或者等于预设系数0.995，若线性相关系数小于预设系数0.995，则将更新坐标作为初始坐标，并基于调节后的三维流道模型返回执行根据三维流道模型，基于网格生成技术确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格步骤，直至线性相关系数大于或者等于预设系数为止。
[0109]
表4
[0110]
开度％当前流量系数qc目标流量系数qo线性度误差ε10％175.0166.84.9％20％460.6451.12.1％30％774.5757.22.3％40％1088.01063.32.3％50％1391.71369.41.6％60％1699.51675.61.4％70％1993.11981.70.6％80％2268.52287.80.8％90％2519.02593.92.9％100％2760.02900.04.8％
[0111]
示例性的，确定更新后的气体燃料控制阀的当前流量系数qc和目标流量系数qo，然
后根据当前流量系数qc和目标流量系数qo确定线性度误差ε，如表4所示，当在气体燃料控制阀的10％～100％开度范围等距离取10个开度点，分别确定10％开度点、20％开度点、30％开度点、40％开度点、50％开度点、60％开度点、70％开度点、80％开度点、90％开度点和100％开度点分别对应的当前流量系数qc和目标流量系数qo，气体燃料控制阀的开度越大，当前流量系数qc和目标流量系数qo越大，然后根据确定的10个开度点分别对应的当前流量系数qc和目标流量系数qo确定线性度误差ε，若确定预设误差为5％，则通过表4确定线性度误差ε均小于预设误差5％，此时表明气体燃料控制阀的气体燃料控制气体燃料控制阀流量的线性度误差符合要求。
[0112]
本发明实施例的技术方案，通过获取燃料控制阀的流量设计图纸，并根据设计图纸确定阀三维模型；根据阀三维模型确定阀内部流动区域；根据阀内部流动区域和直管段信息确定三维流道模型；根据三维流道模型，基于网格生成技术确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格；根据流量特性分析网格确定气体燃料控制阀的参数信息；根据流量特性分析网格确定工质类型；分别确定工质类型对应的湍流模型和壁面传热模型；根据湍流模型确定流动特性，并根据壁面传热模型确定传热特性；根据流量特性分析网格、流动特性、参数信息和传热特性，基于计算流体力学cfd确定气体燃料控制阀的质量流量；根据质量流量确定当前流量系数；根据当前流量系数和目标流量系数确定线性度误差；确定线性度误差是否小于或者等于预设误差；若线性度误差小于或者等于预设误差，则维持气体燃料控制阀的三维流道模型不变；若线性度误差大于预设误差，则基于阀流道改进规则调节气体燃料控制阀的三维流道模型。在上述实施例的基础上，通过确定气体燃料控制阀的线性度误差，从而判断线性度误差与预设误差的关系，若线性度误差小于或者等于预设误差，则维持气体燃料控制阀的三维流道模型不变；若线性度误差大于预设误差，则通过确定三维流道模型的阀芯的初始坐标；根据初始坐标，确定阀芯的更新坐标，其中，初始坐标的横坐标值和更新坐标的横坐标值相同，初始坐标的纵坐标值和更新坐标的纵坐标值不同；根据更新坐标，调节三维流道模型，并基于调节后的三维流道模型确定当前阀芯型线；根据当前阀芯型线确定开度点；根据开度点的气体燃料控制阀开度值，确定开度点的喉部面积；根据气体燃料控制阀开度值和喉部面积确定线性相关系数；确定线性相关系数是否大于或者等于预设系数；若线性相关系数小于预设系数，则将更新坐标作为初始坐标，并基于调节后的三维流道模型返回执行根据三维流道模型，基于网格生成技术确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格步骤，直至线性相关系数大于或者等于预设系数为止，使得气体燃料控制阀的气体燃料控制阀流量线性度误差符合要求，实现对气体燃料控制阀的结构设计的调节，以实现对气体燃料控制阀流量的设计和监控，解决了对气体燃料控制阀的燃料的调整问题，提升气体燃料控制阀流量的使用效率。
[0113]
实施例三
[0114]
图3是本发明实施例三中提供的一种燃料控制阀的流量设计装置的结构示意图，应用于气体燃料控制阀；该装置包括：网格确定模块301、信息确定模块302、流量确定模块303和流量设计模块304。其中，
[0115]
网格确定模块，用于确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格。
[0116]
信息确定模块，用于根据流量特性分析网格确定工质在气体燃料控制阀中的流动特性、气体燃料控制阀的参数信息和传热特性。
[0117]
流量确定模块，用于根据流量特性分析网格、流动特性和参数信息、传热特性，基于计算流体力学cfd确定气体燃料控制阀的质量流量。
[0118]
流量设计模块，用于根据质量流量和目标流量系数，确定质量流量的线性度误差，并根据线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀的流量设计。
[0119]
可选的，网格确定模块，具体用于：获取燃料控制阀的流量设计图纸，并根据设计图纸确定阀三维模型；根据阀三维模型确定阀内部流动区域；根据阀内部流动区域和直管段信息确定三维流道模型；根据三维流道模型，基于网格生成技术确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格。
[0120]
可选的，参数信息包括气体燃料控制阀的进口压力、进口温度及出口压力。
[0121]
可选的，信息确定模块，具体用于：根据流量特性分析网格确定工质类型，其中，工质类型包括天然气类型和氢气类型；分别确定工质类型对应的湍流模型和壁面传热模型；根据湍流模型确定流动特性，并根据壁面传热模型确定传热特性。
[0122]
可选的，该装置还包括误差确定模块，用于根据质量流量确定当前流量系数；根据当前流量系数和目标流量系数确定线性度误差。
[0123]
可选的，流量设计模块，具体用于：确定线性度误差是否小于或者等于预设误差；若线性度误差小于或者等于预设误差，则维持气体燃料控制阀的三维流道模型不变；若线性度误差大于预设误差，则基于阀流道改进规则调节气体燃料控制阀的三维流道模型。
[0124]
可选的，流量设计模块，具体用于：确定三维流道模型的阀芯的初始坐标；根据初始坐标，确定阀芯的更新坐标，其中，初始坐标的横坐标值和更新坐标的横坐标值相同，初始坐标的纵坐标值和更新坐标的纵坐标值不同；根据更新坐标，调节三维流道模型，并基于调节后的三维流道模型确定当前阀芯型线；根据当前阀芯型线确定开度点；根据开度点的气体燃料控制阀开度值，确定开度点的喉部面积；根据气体燃料控制阀开度值和喉部面积确定线性相关系数；确定线性相关系数是否大于或者等于预设系数；若线性相关系数小于预设系数，则将更新坐标作为初始坐标，并基于调节后的三维流道模型返回执行根据三维流道模型，基于网格生成技术确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格步骤，直至线性相关系数大于或者等于预设系数为止。
[0125]
本发明实施例所提供的燃料控制阀的流量设计装置可执行本发明任意实施例所提供的燃料控制阀的流量设计方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0126]
实施例四
[0127]
图4是本发明实施例四中提供的一种电子设备的结构示意图，电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
[0128]
如图4所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(rom)12、随机访问存储器(ram)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(rom)12中的计
算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(ram)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom 12以及ram 13通过总线14彼此相连。输入/输出(i/o)接口15也连接至总线14。
[0129]
电子设备10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0130]
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法燃料控制阀的流量设计方法。
[0131]
在一些实施例中，方法燃料控制阀的流量设计方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到ram 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的方法燃料控制阀的流量设计方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法燃料控制阀的流量设计方法。
[0132]
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置和该至少一个输出装置。
[0133]
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0134]
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0135]
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0136]
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
[0137]
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
[0138]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0139]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种燃料控制阀的流量设计方法，其特征在于，应用于气体燃料控制阀；该方法包括：确定所述气体燃料控制阀的流量特性分析网格；根据所述流量特性分析网格确定工质在所述气体燃料控制阀中的流动特性、所述气体燃料控制阀的参数信息和传热特性；根据所述流量特性分析网格、所述流动特性、所述参数信息和所述传热特性，基于计算流体力学cfd确定所述气体燃料控制阀的质量流量；根据所述质量流量和目标流量系数，确定所述质量流量的线性度误差，并根据所述线性度误差调节所述气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀的流量设计。2.根据权利要求1所述的燃料控制阀的流量设计方法，其特征在于，所述确定所述气体燃料控制阀的流量特性分析网格，包括：获取所述燃料控制阀的流量设计图纸，并根据所述设计图纸确定阀三维模型；根据所述阀三维模型确定阀内部流动区域；根据所述阀内部流动区域和直管段信息确定三维流道模型；根据所述三维流道模型，基于网格生成技术确定所述气体燃料控制阀的所述流量特性分析网格。3.根据权利要求1所述的燃料控制阀的流量设计方法，其特征在于，所述参数信息包括所述气体燃料控制阀的进口压力、进口温度及出口压力。4.根据权利要求1所述的燃料控制阀的流量设计方法，其特征在于，所述确定工质在所述气体燃料控制阀中的流动特性和所述气体燃料控制阀的传热特性，包括：根据所述流量特性分析网格确定工质类型，其中，所述工质类型包括天然气类型和氢气类型；分别确定所述工质类型对应的湍流模型和壁面传热模型；根据所述湍流模型确定所述流动特性，并根据所述壁面传热模型确定所述传热特性。5.根据权利要求2所述的燃料控制阀的流量设计方法，其特征在于，所述根据所述质量流量和目标流量系数，确定所述质量流量的线性度误差，包括：根据所述质量流量确定当前流量系数；根据所述当前流量系数和所述目标流量系数确定所述线性度误差。6.根据权利要求5所述的燃料控制阀的流量设计方法，其特征在于，所述根据所述线性度误差调节所述气体燃料控制阀的结构设计，包括：确定所述线性度误差是否小于或者等于预设误差；若所述线性度误差小于或者等于所述预设误差，则维持所述气体燃料控制阀的所述三维流道模型不变；若所述线性度误差大于所述预设误差，则基于阀流道改进规则调节所述气体燃料控制阀的所述三维流道模型。7.根据权利要求6所述的燃料控制阀的流量设计方法，其特征在于，所述基于阀流道改进规则调节所述气体燃料控制阀的所述三维流道模型，包括：确定所述三维流道模型的阀芯的初始坐标；根据所述初始坐标，确定所述阀芯的更新坐标，其中，所述初始坐标的横坐标值和所述
更新坐标的横坐标值相同，所述初始坐标的纵坐标值和所述更新坐标的纵坐标值不同；根据所述更新坐标，调节所述三维流道模型，并基于调节后的所述三维流道模型确定当前阀芯型线；根据所述当前阀芯型线确定开度点；根据所述开度点的气体燃料控制阀开度值，确定所述开度点的喉部面积；根据所述气体燃料控制阀开度值和所述喉部面积确定线性相关系数；确定所述线性相关系数是否大于或者等于预设系数；若所述线性相关系数小于所述预设系数，则将所述更新坐标作为所述初始坐标，并基于调节后的所述三维流道模型返回执行所述根据所述三维流道模型，基于网格生成技术确定所述气体燃料控制阀的所述流量特性分析网格步骤，直至所述线性相关系数大于或者等于所述预设系数为止。8.一种燃料控制阀的流量设计装置，其特征在于，应用于气体燃料控制阀；该装置包括：网格确定模块，用于确定所述气体燃料控制阀的流量特性分析网格；信息确定模块，用于根据所述流量特性分析网格确定工质在所述气体燃料控制阀中的流动特性、所述气体燃料控制阀的参数信息和传热特性；流量确定模块，用于根据所述流量特性分析网格、所述流动特性和所述参数信息、所述传热特性，基于计算流体力学cfd确定所述气体燃料控制阀的质量流量；流量设计模块，用于根据所述质量流量和目标流量系数，确定所述质量流量的线性度误差，并根据所述线性度误差调节所述气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀的流量设计。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的燃料控制阀的流量设计方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的燃料控制阀的流量设计方法。

技术总结
本发明公开了一种燃料控制阀的流量设计方法、装置、电子设备和存储介质，本发明涉及燃气轮机发电技术领域，应用于气体燃料控制阀；该方法包括：确定气体燃料控制阀的流量特性分析网格；根据流量特性分析网格确定工质在气体燃料控制阀中的流动特性、气体燃料控制阀的参数信息和传热特性；根据流量特性分析网格、流动特性、参数信息和传热特性，基于计算流体力学CFD确定气体燃料控制阀的质量流量；根据质量流量和目标流量系数，确定质量流量的线性度误差，并根据线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀流量设计。本发明通过线性度误差调节气体燃料控制阀的结构设计，以实现对气体燃料控制阀流量设计和监控。监控。监控。


技术研发人员：徐前 范雪飞 朱志劼 刘网扣 徐望人 张琳
受保护的技术使用者：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/10/7