大型集装箱船废气透平发电机系统建模与仿真

发布时间：2017-09-09 10:43

  本文关键词：大型集装箱船废气透平发电机系统建模与仿真

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【摘要】：出于对船只燃料成本以及环保等因素的考虑,废气透平发电机正越来越多的在大型船舶上出现,大型集装箱船由于其主机功率与电站容量都相对较大,为废气透平发电机的应用创造了良好的条件。本文以大连船舶重工(DSIC)为地中海航运(MSC)所建的C8800大型集装箱船为母型船,对其上配备的主机废气透平发电机系统的建模与仿真进行了深入的研究。完成了以下主要研究工作。(1)对C8800船只情况做了简要介绍,接着详细讨论了主机废气透平发电机系统的组成及其工作原理,对系统机械连接、电气连接以及通讯与接口方面进行了系统阐述,并重点讨论了主机废气透平发电机的控制与调节系统,在充分了解掌握系统工作机理的前提下,采用机理建模法建立起了废气透平发电机系统废气透平机、同步发电机、电-气阀门定位器以及气动执行机构的数学模型。(2)运用Matlab/Simulink仿真软件进行了系统相关仿真计算与分析,分别进行了废气透平机,同步发电机以及发电机励磁模块的仿真,在此基础上加入负载模块并最终形成废气透平发电机系统仿真计算图。特别地,在85%SMCR且废气透平发电机运行于孤岛模式的情况下,对透平发电机系统进行了负荷及负荷特性试验的仿真计算,给出相关仿真结果,并进行相关分析。(3)在该船舶航海试验过程中对系统仿真结果进行了验证,结果表明,所建立的系统相关数学模型可有效描述实际系统的工作过程,实船试验结果与仿真结果基本一致。本文研究与大船重工MSC项目首制船的设计、建造直至交船的整个过程紧密结合,是对该型船舶节能环保技术的有益探索和实践,为大船重工开展同类船舶的设计建造积累了理论基础与实践经验。
【关键词】：船舶 透平发电机 数学模型 仿真
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.131;U665.1
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题的背景和意义10-11
• 1.2 研究动态及发展现状11-14
• 1.2.1 船舶节能环保技术研究动态11-13
• 1.2.2 透平发电机发展现状13-14
• 1.3 计算机仿真概述14-15
• 1.4 本文研究内容15-16
• 第2章 废气透平发电机系统原理16-32
• 2.1 C8800船舶概况16
• 2.2 废气透平发电机系统组成及工作原理16-29
• 2.2.1 系统机械连接18
• 2.2.2 系统电气连接18-20
• 2.2.3 控制系统20-25
• 2.2.4 系统通迅与接口25-29
• 2.3 自动调节系统29-32
• 2.3.1 调速系统29-30
• 2.3.2 应急停车阀ESD-P130-31
• 2.3.3 动态补偿器31-32
• 第3章 废气透平发电机系统的数学建模32-71
• 3.1 废气透平机数学模型33-38
• 3.1.1 透平机容积方程33-36
• 3.1.2 透平机转子方程36-38
• 3.2 同步发电机数学模型38-46
• 3.2.1 同步发电机标准数学模型39-41
• 3.2.2 同步发电机模型简化41-42
• 3.2.3 同步发电机实用五阶模型42-45
• 3.2.4 励磁系统数学模型45-46
• 3.3 自动调节系统数学模型46-68
• 3.3.1 电-气阀门定位器数学模型47-63
• 3.3.2 气动执行机构数学模型63-68
• 3.4 负载的数学模型68-71
• 第4章 废气透平发电机系统的仿真计算71-85
• 4.1 废气透平机发电机系统仿真71-76
• 4.1.1 废气透平机调速系统模块71-72
• 4.1.2 同步发电机模块72-75
• 4.1.3 励磁控制器模块75
• 4.1.4 废气透平发电机系统仿真图75-76
• 4.2 系统仿真计算与分析76-85
• 4.2.1 负荷试验仿真与分析77-79
• 4.2.2 负荷特性试验仿真与分析79-85
• 第5章 系统实船验证85-92
• 5.1 系泊试验85-86
• 5.2 航海试验86-92
• 第6章 结论92-93
• 参考文献93-97
• 致谢97-98

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本文编号：819981