重型燃气轮机空气冷却控制系统建模与性能研究

发布时间：2017-09-27 11:27

  本文关键词：重型燃气轮机空气冷却控制系统建模与性能研究

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【摘要】：随着我国能源结构的调整和环境压力的增加,重型燃气轮机作为高效节能的动力装置在发电领域特别是在联合循环发电的应用上得到了越来越多的重视。现代重型燃机二次空气约占空气总通流量的20%左右,对燃机的整体性能有着不可忽略的影响,因而有效地提高二次空气的冷却作用是改善燃机性能的重要手段之一。空气冷却控制系统是为了实现对透平高温部件高效冷却而对燃机二次回路空气量进行控制的系统。本文运用系统仿真建模的方法对空气冷却控制系统进行了研究。为了实现空气冷却控制系统的的闭环控制,本文首先对燃气轮机进行了建模研究,利用Simscape仿真平台,创建了燃气轮机通用模块库,利用库搭建了燃机模型,并结合V64.3燃机的性能结果验证了燃机模型的有效性,同时初步分析了二次空气的冷却作用。为了研究空气冷却控制系统的特性,分别编写并搭建了电动、液压、气动三类执行器以及流量控制阀模型,并对三类执行器进行了仿真模型的准确性验证。在上述工作的基础上,采用简化的重型燃机模型,分别搭建了基于三类执行器的空气冷却控制系统,并针对各自的结构特点进行了性能分析。为进一步研究空气冷却控制系统的作用,搭建了完整的系统模型,通过变工况仿真实验,分析了空气冷却控制系统对重型燃机性能的影响。
【关键词】：二次空气 控制系统 燃气轮机 建模 Simscape
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK473
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 空气冷却控制系统研究方法10-12
• 1.3 重型燃气轮机建模研究现状12-13
• 1.4 执行器建模研究现状13-14
• 1.5 二次空气系统研究现状14
• 1.6 本文主要研究内容14-15
• 1.7 小结15-16
• 第二章 重型燃气轮机建模16-37
• 2.1 软件平台介绍16-18
• 2.2 西门子燃气轮机18-19
• 2.3 燃机建模基本假设19-22
• 2.4 燃机模块化建模22-33
• 2.4.1 进出口模块22
• 2.4.2 压气机级模块22-25
• 2.4.3 燃烧室模块25-26
• 2.4.4 混合模块26-27
• 2.4.5 透平级模块27-29
• 2.4.6 容积模块29-30
• 2.4.7 转子模块30-31
• 2.4.8 管阻模块31-32
• 2.4.9 负载模块32
• 2.4.10 传感器模块32-33
• 2.5 燃机通用模块库33
• 2.6 燃机模型有效性验证33-35
• 2.7 小结35-37
• 第三章 执行器与流量控制阀建模37-64
• 3.1 西门子空气冷却控制系统37-38
• 3.2 电动执行器建模38-46
• 3.2.1 电动执行器特性38-39
• 3.2.2 三相异步电机模块39-43
• 3.2.3 电气辅助模块43-44
• 3.2.4 蜗轮蜗杆模块44-45
• 3.2.5 电动执行器模型验证45-46
• 3.3 液压执行器建模46-53
• 3.3.1 液压执行器特性46-47
• 3.3.2 伺服阀模块47-49
• 3.3.3 液压缸模块49-50
• 3.3.4 液压辅助模块50-51
• 3.3.5 机械转换模块51
• 3.3.6 液压执行器模型验证51-53
• 3.4 气动执行器建模53-58
• 3.4.1 气动执行器特性53
• 3.4.2 比例控制阀模块53-55
• 3.4.3 气动缸模块55-56
• 3.4.4 气动辅助及机械转换模块56-57
• 3.4.5 气动执行器模型验证57-58
• 3.5 流量控制阀建模58-63
• 3.5.1 控制阀调节特性58-61
• 3.5.2 流量控制阀模块61-63
• 3.6 小结63-64
• 第四章 空气冷却控制系统仿真与性能研究64-80
• 4.1 基于三类执行器的系统仿真研究64-75
• 4.1.1 基于电动执行器的系统仿真分析64-68
• 4.1.2 基于液压执行器的系统仿真分析68-72
• 4.1.3 基于气动执行器的系统仿真分析72-75
• 4.2 系统对燃机性能影响的仿真研究75-79
• 4.3 小结79-80
• 第五章 总结与展望80-81
• 5.1 工作总结80
• 5.2 工作展望80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-86
• 攻读学位期间的学术成果86-88

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