近年來,我國政府提出了多個(gè)國家戰(zhàn)略,在環(huán)境污染、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、能源轉(zhuǎn)型、關(guān)鍵裝備突破等方面提出了更高的要求,由于燃?xì)廨啓C(jī)污染小、熱效率高且調(diào)峰性能好,在航空、發(fā)電、艦船上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),使得我國的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)正面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇,在氣體化石能源產(chǎn)量穩(wěn)步提高的大環(huán)境下,燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電所占比重越來越高,必將日漸成為發(fā)電領(lǐng)域的中堅(jiān)力量。無論從國家發(fā)展的要求角度,還是發(fā)電市場(chǎng)的需求角度,燃?xì)廨啓C(jī)的自主研發(fā)設(shè)計(jì)體系都是至關(guān)重要的,建立精確的燃?xì)廨啓C(jī)瞬態(tài)仿真模型就是其中重要的技術(shù)環(huán)節(jié)之一。燃?xì)廨啓C(jī)瞬態(tài)仿真模型可以通過數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)來研究機(jī)組的動(dòng)力學(xué)特性,對(duì)深入了解高性能燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的機(jī)理和特性,掌握先進(jìn)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制規(guī)律,分析解決機(jī)組運(yùn)行中發(fā)生的問題,對(duì)引進(jìn)設(shè)備、技術(shù)的消化吸收與以后的自主研發(fā)設(shè)計(jì)均具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文首先對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)瞬態(tài)模型的開發(fā)方法及平臺(tái)做了詳細(xì)的調(diào)研與總結(jié);研究了燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵部件的特性獲取方法;然后基于Matlab/Simulink仿真平臺(tái)采用模塊化、基于機(jī)理建模的非線性模型方法建立了燃?xì)廨啓C(jī)部件以及關(guān)鍵控制器等仿真模型,并搭建起單軸燃?xì)廨啓C(jī)瞬態(tài)模型;在此次研究過程中將搭建的燃?xì)廨啓C(jī)模型應(yīng)用到某重型燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)過程仿真,從而指導(dǎo)該重型燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)工作,取得了良好的仿真效果。結(jié)果表明,搭建的燃?xì)廨啓C(jī)瞬態(tài)性能仿真模型,不僅在設(shè)計(jì)工況下具有較好的仿真精度,還可以對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)等瞬態(tài)過程進(jìn)行較好的仿真模擬。故本文所建立的燃?xì)廨啓C(jī)瞬態(tài)性能仿真模型對(duì)于機(jī)組運(yùn)行特性分析與預(yù)測(cè),控制系統(tǒng)的調(diào)試與優(yōu)化和系統(tǒng)與設(shè)備的故障診斷等方面均具有實(shí)際的工程意義。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK472
【部分圖文】：

量、相對(duì)效率值、相對(duì)壓比的形式。以 IGV=100%時(shí)為例，選取折合轉(zhuǎn)速=1.0 下的數(shù)據(jù)，就可以得到 IGV=100%下的一條等轉(zhuǎn)速線，取一系列轉(zhuǎn)速，就可以得到該 IGV開度下的壓氣機(jī)特性線。如某重型燃?xì)廨啓C(jī)IGV=100%時(shí)壓氣機(jī)效率特性如圖1所示。圖 1 某重型燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī) IGV=100%效率特性線Fig.1 Compressor characteristic line of a heavy duty gas turbine at IGV=100%由于受到三維軟件計(jì)算的限制，從壓氣機(jī)設(shè)計(jì)人員得到的特性數(shù)據(jù)點(diǎn)并不能遍布整個(gè)壓氣機(jī)特性線，所得特性數(shù)據(jù)并不完整，如圖 1 所示。如果直接進(jìn)行變工況計(jì)算，系統(tǒng)迭代中部件特性會(huì)超出已有壓氣機(jī)特性數(shù)據(jù)范圍，導(dǎo)致迭代計(jì)算速度慢，計(jì)算誤差大，甚至?xí)皇諗�。因此，需要�?duì)已經(jīng)得到的特性數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理，即使用一定的數(shù)學(xué)方法對(duì)部件特性進(jìn)行規(guī)范化處理并補(bǔ)充完整。補(bǔ)充部件特性線本質(zhì)上屬于曲線擬合延長。目前特性線擬合方法主要有：多項(xiàng)式擬合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、外推法、偏最小二乘法等，或者幾種方法相結(jié)合。多項(xiàng)式擬合方法只是數(shù)據(jù)的單純數(shù)學(xué)擬合，在特性線延長計(jì)算中，計(jì)算的特性值與實(shí)際特性值出入較大。由于各個(gè)轉(zhuǎn)速下從 OEM 廠家數(shù)據(jù)分析得到的特性線的壓比區(qū)間不同

完整的某重型燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)IGV=100%效率特性線

圖 4 單軸燃?xì)廨啓C(jī)瞬態(tài)物理模型Fig.4 Transient physical model of a single shaft gas turbine是單軸燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力學(xué)的物理模型，決定其熱力系統(tǒng)瞬態(tài)特性的性、容積慣性和熱慣性。其中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量主要為包括壓氣機(jī)、透平內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以 I 表示；容積慣性主要包括位于壓氣機(jī)、透平之間

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本文編號(hào)：2820011