SGTx-4000F燃气轮机控制系统建模与仿真研究

发布时间：2017-09-22 19:42

  本文关键词：SGTx-4000F燃气轮机控制系统建模与仿真研究

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【摘要】：本文将北京草桥电厂燃气-蒸汽联合循环机组的控制系统作为研究对象,对西门子新型SGTx-4000F型燃气轮机控制系统进行了建模和仿真研究。首先,对SGTx-4000F型燃气轮机和SPPA-T3000控制系统进行了整体的分析,并着重对转速/负荷控制、排气温度控制、升速控制、IGV控制等方法的控制原理和功能进行了详细的研究。之后紧接着说明了燃机程序控制系统的控制机理,并对主要程控模块:子组控制器模块SGC和步序模块STEP进行了分析。根据上述已有的理论基础,明确主要控制器算法模块的设计思路和输入输出之间的逻辑关系,并将这些控制器算法进行编译、入库,形成一整套Anysimu仿真支撑系统算法库。最后,利用这些控制器算法模块,以已有资料为基础,在Anysimu仿真平台上搭建一套完整的燃机控制逻辑。再按照启动流程,对控制系统在启动过程中的控制环节动作一一进行分析,每一个启动阶段都分别对应着不同的控制器在进行调节工作,控制器的切换也在一定程度上代表着工况的转变。根据电厂实际运行资料,能够发现PI控制对于燃机这种复杂系统实际运行过程的控制存在一些不足,本文以排气温度控制器为优化对象,在PI控制的基础上引入了模糊控制环节,从而对参数整定的过程进行了优化。从仿真模拟的控制效果可以看出,增加了模糊环节的PI控制器和之前单一的PI控制器比起来,能够有效地减少超调量,曲线也变得更加平缓,具有实时性强、鲁棒性好等优点,达到了改善控制效果的目的。通过对西门子新型SGTx-4000F燃机控制系统的建模和仿真研究,成功完成了京西草桥电厂二期工程的仿真机调试工作,也为将来能够更深入地完成燃气轮机控制系统仿真研究工作打下了良好的基础。
【关键词】：SGTx-4000F型燃气轮机 Anysimu仿真平台 仿真建模 控制器优化
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621;TK473
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 研究内容12-14
• 第2章 SGTx-4000F型燃气轮机控制系统介绍14-22
• 2.1 工程介绍及燃机工作过程分析14
• 2.2 SGTx-4000F型燃气轮机主控制系统分析14-20
• 2.2.1 升速控制15-16
• 2.2.2 转速/负荷控制16-17
• 2.2.3 排气温度控制17-18
• 2.2.4 负荷极限控制18
• 2.2.5 压气机压比限制控制18
• 2.2.6 冷却空气极限控制18
• 2.2.7 燃气轮机IGV控制18-20
• 2.3 西门子SPPA -T3000控制系统分析20-21
• 2.3.1 T3000控制系统设计特点20
• 2.3.2 T3000系统架构20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 SGTx-4000F型燃气轮机控制系统建模22-37
• 3.1 主要控制模块分析22-26
• 3.1.1 子组控制器(SGC)和步序(STEP)模块22
• 3.1.2 转速/负荷控制器算法22-24
• 3.1.3 排气温度控制器算法24-26
• 3.2 T3000功能码算法编译入库26-30
• 3.3 SGTx-4000F型燃气轮机控制系统仿真模型搭建30-33
• 3.4 控制系统在启动过程中的动态分析33-35
• 3.4.1 启动流程33-34
• 3.4.2 启动过程中控制系统动作情况34-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第4章 排气温度控制器优化设计37-45
• 4.1 现有控制器存在的问题37
• 4.2 控制器优化设计原理37-38
• 4.3 控制器的实现过程38-43
• 4.3.1 数据转化和参数确定38-40
• 4.3.2 设计模糊PI控制器的控制规则40-42
• 4.3.3 模糊整定结果生成42-43
• 4.4 仿真实验结果分析43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第5章 结论与展望45-47
• 5.1 论文所做的工作45
• 5.2 存在的问题与展望45-47
• 参考文献47-50
• 攻读硕士学位期间发表的论文及实践成果50-51
• 致谢51

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1 姚欣彤;SGTx-4000F燃气轮机控制系统建模与仿真研究[D];华北电力大学;2015年

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本文编号：902702