船用供汽系统综合性能与运行模式仿真研究

发布时间：2020-08-02 05:36

【摘要】：船用大扰动供汽系统中锅炉向蓄热器充汽过程间歇、瞬时流量大,属于典型的非稳态系统,安全、稳定、经济运行是关键。如何综合评估供汽系统性能,继而给出充汽时间、压力稳定性、经济性等指标的合理范围是船用供汽系统设计的难点。同时,船用供汽系统实际运行时,由于任务需求、使用工况、边界条件多变,如何确定安全有效的运行模式是另一难点。因此,开展船用供汽系统综合性能与运行模式仿真研究对供汽设计及实际运行具有重要的指导意义。本文借助GSE仿真软件建立了船用供汽系统仿真模型,并利用实测数据对仿真模型进行校验。在此基础上,仿真计算得出阀门特性、控制规律、阀门类型、蓄热器初始条件对供汽系统性能的影响规律,实现满足充汽时间、压力稳定性、经济性的综合评估。同时,仿真研究三蓄热器交叉充放汽、三蓄热器无时间间隔交替充放汽、三蓄热器有时间间隔交替充放汽、用汽量不同时三蓄热器交替充放汽、旁通回收系统故障时三蓄热器交替充放汽,给出了船用供汽系统可行的运行模式。分析仿真结果得出:单独满足充汽时间、压力稳定性、经济性以及同时满足3个指标时阀门特性、控制参数、阀门类型、蓄热器初始条件合理的范围。三蓄热器交叉与交替两种充放汽模式相比,三蓄热器交叉充放汽有充汽速度快、稳定性较好、经济性较好特点,6次充汽时间101.9秒、供汽母管压力波动0.062MPa、燃油消耗量194.15kg、同时具有较好的工质利用率。三蓄热器交替充放汽时,无时间间隔交替比有时间间隔交替充汽时间短、燃油消耗量小、旁通蒸汽量小,工质利用率大,但压力波动差异不大。用汽量不同时三蓄热器充放汽压力波动较大,供汽母管压力波动为0.101MPa,当三蓄热器状态不一致时充放汽,主要表现为充汽时间变长,燃油消耗量增大,6次充汽时间为131.1s,燃油消耗量为248.92kg。旁通回收系统故障时三蓄热器交替充放汽,无时间间隔交替充放汽时供汽母管压力波动0.575MPa、汽包压力波动0.306MPa,此时压力波动情况危及到供汽系统安全性。有时间间隔交替充放汽时供汽母管压力波动0.726MPa、汽包压力波动0.436MPa,此时压力波动情况易于引起供汽系统运行崩溃。通过降低锅炉负荷减小主蒸汽流量的方法能够减小充汽过程压力波动,本文的研究内容为供汽系统设计和安全运行提供一定的指导意义。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U664.1
【图文】：

用供汽系统组成及工作原理用供汽系统庞大复杂的结构主要组成如图 2.1 所示。主要由增压锅炉、涡充汽阀、旁通阀、蒸汽蓄热器、旁通回收减温减压装置、动力辅助系统及管道等组成。工作过程描述为：首先整个供汽系统各设备平稳运行，增压下平稳运行并连续不断产生过热蒸汽，由于此时蒸汽蓄热器不需要进行而增压锅炉产生的过热蒸汽供给到供汽母管后全部经旁通减温减压装置回器部分，并进而流经除氧器来完成整个工质循环过程。当蒸汽蓄热器需要程时，通过控制系统给予充放汽命令，则充汽阀门逐渐开启，旁通阀门逐渐门与旁通阀门由控制系统指令其协调匹配运行进而来维持供汽母管压力稳中增压锅炉通过控制系统维持锅炉负荷不变。当蒸汽蓄热器压力充到预开始关闭充汽阀，同时开启旁通阀，并协调控制充汽阀门与旁通阀门动作母管压力稳定。蒸汽蓄热器充汽过程结束后，增压锅炉产生的过热蒸汽由

哈尔滨工程大温减压装置回收进入冷凝器，并流入除氧器充汽压力要求的蒸汽蓄热器进行放汽过程时进行放汽过程，放汽过程中若蒸汽蓄热器压汽阀关闭指令，则充放汽过程结束，船用供2.1.1 增压锅炉装置增压锅炉与普通常压锅炉相比具有其特在 0.2MPa 至 0.4MPa，这是由于其进风来自增强锅炉内的燃料燃烧效果，提高锅炉工作构图，如图 2.3 所示为增压锅炉工作过程图

图 2.4 涡轮增压机组工作过程图汽蓄热器用供汽系统的用户特点是：瞬时用汽量极大、间断用汽，基于以上特点汽系统中应用蒸汽蓄热器，蒸汽蓄热器是实现汽源产汽供给用户由常规供汽能力转换的重要装置。缓解由于汽源与用汽设备之间由于不协调造，为供汽系统运行的稳定性提供保障。蒸汽蓄热器内部由蒸汽喷头及循充汽调节阀、旁通调节阀、充汽截止阀、旁通截止阀、放汽阀、进水阀、孔板流量计、水位计、压力传感器、温度传感器构成。蒸汽蓄热器工汽蓄热器内部留有一定液位，当要进行充汽过程时，充汽截止阀、旁通制系统给予充汽调节阀和旁通调节阀信号，充汽调节阀打开的同时由匹配进而维持供汽母管压力稳定，过热蒸汽经充汽调节阀由蒸汽喷头进汽喷头及循环筒的设置有利于汽水混合，当压力传感器检测到蒸汽蓄预先设定值时，由控制系统给予充汽调节阀关闭信号，旁通调节阀开启蒸汽由旁通部分排出，当要进行放汽过程时，则由控制系统给予放汽阀

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 何大志;王镭;;运用蒸汽蓄热器,优化蒸汽供热系统,提升轮胎产品质量[J];橡塑技术与装备;2015年21期

2 孙宝芝;郭家敏;史智俊;杨龙滨;宋福元;;不同运行条件下船用蒸汽蓄热器的充汽特性[J];化工学报;2015年S2期

3 杨元龙;;船舶蒸汽蓄热器放汽管路热冲击特性预测[J];化工学报;2015年11期

4 刘鸿儒;万隆君;徐轶群;;船舶辅锅炉系统的仿真研究[J];机电工程技术;2015年07期

5 甘庆怀;;蒸汽蓄热器在非连续余热利用系统中的配置和节能应用[J];工业锅炉;2015年03期

6 杨元龙;;摇摆条件下船用蒸汽蓄热器放汽过程数值研究[J];船舶工程;2015年S1期

7 郝金玉;张晓滨;杨元龙;;船用蒸汽蓄热器放汽过程动态特性数值模拟[J];中国舰船研究;2015年03期

8 谢飞;杨元龙;胡晶晶;李良才;张晓滨;;船用蒸汽蓄热器充汽过程的热工水力特性数值研究[J];舰船科学技术;2015年05期

9 窦艳艳;钱蕾;冯金龙;;基于Matlab的模糊PID控制系统设计及仿真[J];电子科技;2015年02期

10 罗坚;张波;陈定千;;基于CFx的蒸汽蓄热器放汽闪蒸过程数值模拟[J];节能;2015年02期

相关博士学位论文 前2条

1 赵加凤;船用增压锅炉燃烧系统非线性控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2014年

2 张静巧;船用增压锅炉燃烧控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 李子豪;大扰动条件下船用供汽系统特性仿真[D];哈尔滨工程大学;2017年

2 李健;船舶降速与换向过程蒸汽动力系统动态特性研究[D];哈尔滨工程大学;2017年

3 马彪;船用间断供汽系统非稳态过程仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2017年

4 曾帅;基于隐式GPC-PID控制策略的舰船蒸汽动力系统性能仿真[D];哈尔滨工程大学;2017年

5 金向东;大扰动条件下供汽系统控制及仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2015年

6 徐野;船舶辅锅炉仿真系统的数学建模与软件设计[D];大连海事大学;2013年

7 张阔远;船舶仿真系统人机交互技术研究应用[D];武汉理工大学;2012年

8 孙丰位;V形调节球阀阀芯结构与等百分比流量特性分析[D];兰州理工大学;2012年

9 房桐毅;基于流体网络的涡轮增压机组匹配特性仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

10 赵冬来;基于Simulink的涡轮增压机组匹配特性仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

本文编号：2778230