基于复合－遗传算法的汽轮机组初步优化设计

郑 静，阎昌琪，王建军

（哈尔滨工程大学 核科学与技术学院，黑龙江 哈尔滨 150001）

汽轮机组是推进系统的核心部分，工作环境和使用条件决定了汽轮机组经常受到摇摆和冲击的影响，它的正常运转直接关系到全系统的安全，因此汽轮机组设计要求可靠性高。但空间是有限的，汽轮机组的重量和体积受到限制。动力装置的重量和外形尺寸在很大程度上由汽轮机组的重量和外形尺寸确定，主要取决于汽轮机、冷凝器和减速器。因此，为保证汽轮机组的安全性、可靠性、机动性和合理布置，在汽轮机组的设计中引入最优化方法是十分必要的。

汽轮机组优化设计是一个多变量、多约束的非线性规划决策问题。本文以汽轮机组重量最小为优化目标，考虑到汽动性能和结构强度等约束条件，提出一优化设计方法，并给出计算实例。

1 数学模型建立

以瑞典拉瓦尔·容克斯汽轮机公司研制的9 194kW汽轮机组为原型。本文优化汽轮机组主要由双缸汽轮机、单流程式冷凝器和功率分支两级齿轮减速器组成。

1.1 汽轮机数学模型

1）汽轮机计算流程

由于汽轮机设计过程较复杂，本文仅列出汽轮机主要设计步骤，如图1所示。汽轮机设计内容详见文献［1－2］。

2）确定汽轮机重量

汽轮机重量主要决定于它的外形尺寸，并与它的结构形式和蒸汽参数有关，为简化计算模型，本文采用按汽缸最大直径与长度计算的方法［1］，公式为：

式中：WT为汽轮机重量，t；N为汽轮机汽缸类型数目；……