【摘要】：船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)組成設(shè)備眾多,熱力耦合性強(qiáng),船用汽輪發(fā)電機(jī)組功率大擾動(dòng)將引起動(dòng)力系統(tǒng)蒸汽量的大幅波動(dòng),對(duì)系統(tǒng)造成較大沖擊。合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及控制策略是保障系統(tǒng)在功率大擾動(dòng)過(guò)程中安全穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。本文以船用蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)為研究對(duì)象,根據(jù)傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)等相關(guān)理論基礎(chǔ),運(yùn)用集總參數(shù)法對(duì)增壓鍋爐、渦輪增壓機(jī)組、輔助系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化建模;基于SimuWorks仿真平臺(tái),將各個(gè)模塊集成蒸汽動(dòng)力系統(tǒng),對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的功率大擾動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了仿真研究,分析了功率大擾動(dòng)條件下船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性,并給出了不同操作條件對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:流量線性增加策略與進(jìn)汽閥快開(kāi)策略相比,功率大擾動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)穩(wěn)定性較好,并能較穩(wěn)定地維持最大功率,不會(huì)出現(xiàn)功率不足或者超調(diào)的現(xiàn)象,同時(shí)能減小對(duì)蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的擾動(dòng),燃油消耗量更少,具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性,鍋爐產(chǎn)量增加率為0.764(t/h)/s低于快開(kāi)策略下的0.782(t/h)/s,鍋爐運(yùn)行的安全穩(wěn)定性更高。基于流量線性增加策略給出了功率大擾動(dòng)過(guò)程中不同操作條件對(duì)系統(tǒng)特性的影響規(guī)律:若開(kāi)閥時(shí)間相同,操作條件3下最大功率保持時(shí)間最長(zhǎng),系統(tǒng)參數(shù)波動(dòng)最劇烈,燃油相對(duì)消耗量31.68最多,燃油經(jīng)濟(jì)性最差,鍋爐產(chǎn)量增加率0.772(t/h)/s最高,鍋爐運(yùn)行安全性最低,但是擾動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生36.45kW·h的蓄電量最多;若最大功率保持時(shí)間相同,系統(tǒng)參數(shù)波動(dòng)幅度差別不大,操作條件4下開(kāi)閥時(shí)間最短,開(kāi)閥時(shí)間最快,燃油相對(duì)消耗量32.04最多,燃油經(jīng)濟(jì)性最差,鍋爐產(chǎn)量增加率0.769(t/h)/s最高,鍋爐運(yùn)行安全性最低,但是擾動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生36.3kW·h的蓄電量最多;若關(guān)閥時(shí)間相同,操作條件7下最大功率保持時(shí)間最長(zhǎng),系統(tǒng)參數(shù)波動(dòng)最劇烈,燃油消耗量32.21最多,燃油經(jīng)濟(jì)性最差,鍋爐產(chǎn)量增加率0.773(t/h)/s最高,鍋爐運(yùn)行安全性最低,但是擾動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生的37.21kW·h最多。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U664.11
【圖文】：

共同保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文選取一套機(jī)組進(jìn)行仿真分析和研究。動(dòng)力單元組成如圖2.1 所示。2.1.1 增壓鍋爐裝置蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)汽源是增壓鍋爐，增壓鍋爐的立體結(jié)構(gòu)圖如下圖 2.2 所示。增壓鍋爐中的流動(dòng)工質(zhì)主要包括空氣、蒸汽和燃油，各工質(zhì)之間完成各自獨(dú)立的循環(huán)過(guò)程。渦輪增壓機(jī)組為鍋爐提供壓縮空氣，空氣進(jìn)入爐膛內(nèi)與燃油混合燃燒，并向水冷壁進(jìn)行熱輻射和對(duì)流換熱，形成的煙氣流經(jīng)過(guò)熱器、經(jīng)濟(jì)器與汽水進(jìn)行能量交換，然后進(jìn)入渦輪作功，最后排入大氣，完成煙氣工作循環(huán)。水由給水系統(tǒng)進(jìn)入鍋爐經(jīng)濟(jì)器預(yù)熱而后進(jìn)入汽包，在自然循環(huán)鍋爐中經(jīng)過(guò)水冷壁下降管進(jìn)入下鍋筒，與下鍋筒相連的蒸發(fā)管束中的水吸收爐膛內(nèi)高溫火焰的熱量形成汽水混合物上升至汽包，經(jīng)分離后形成飽和蒸汽。生成的飽和蒸汽一部分引出鍋爐供給飽和蒸汽用戶，剩余部分進(jìn)入過(guò)熱器繼續(xù)吸收煙氣熱能形成過(guò)熱蒸汽，提供給主汽輪機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)組、輔助汽輪機(jī)等過(guò)熱蒸汽用戶。作功之后的過(guò)熱蒸汽品質(zhì)降低，成為廢汽進(jìn)入冷凝器，凝結(jié)的水進(jìn)入除氧器除氧后，經(jīng)給水泵加壓進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器預(yù)熱，完成汽水循環(huán)。渦輪增壓機(jī)組與鍋爐之

圖 2.2 增壓鍋爐立體結(jié)構(gòu)圖 圖 2.3 增壓鍋爐工作流程示意圖2.1.2 渦輪增壓機(jī)組渦輪增壓機(jī)組主要由煙氣渦輪、輔助汽輪機(jī)和壓氣機(jī)組成。壓氣機(jī)的主要功為鍋爐提供壓縮空氣，空氣壓縮升壓后送入爐膛與燃油混合燃燒，提升鍋爐熱效率鍋爐在非額定負(fù)荷下運(yùn)行的時(shí)候，壓氣機(jī)需要根據(jù)鍋爐燃燒的需要，改變進(jìn)入鍋壓縮空氣參數(shù)。一般情況下，研究人員都會(huì)通過(guò)不同工況的實(shí)驗(yàn)，得出壓氣機(jī)不數(shù)之間的關(guān)系曲線，通過(guò)分析曲線的趨勢(shì)來(lái)確定壓氣機(jī)的工作特性。煙氣渦輪的特性和壓氣機(jī)基本一致，也需要滿足鍋爐不同負(fù)荷的運(yùn)行要求。煙氣渦輪和輔助機(jī)為壓氣機(jī)提供功率，鍋爐經(jīng)濟(jì)器出口的煙氣進(jìn)入煙氣渦輪驅(qū)動(dòng)其做功，當(dāng)煙氣提供功率不足以推動(dòng)壓氣機(jī)正常工作時(shí)，過(guò)熱器出來(lái)的少量過(guò)熱蒸汽進(jìn)入輔助汽做功來(lái)保證壓氣機(jī)的正常運(yùn)行，提供鍋爐燃燒需求的壓縮空氣。渦輪增壓機(jī)組與

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2739055