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间冷循环燃气轮机总体性能仿真研究
| 论文题名： | 间冷循环燃气轮机总体性能仿真研究 |
| 关键词： | 间冷循环;燃气轮机;换热器;优化算法;控制策略;船舶动力系统 |
| 摘要： | 大功率先进燃气轮机是未来船舶动力的主要研究发展方向,由于我国在燃气轮机事业上起步较晚,利用母型机改造大功率IC循环燃气轮机是目前可行且符合实际的发展方向。总体性能的匹配与控制策略是其改造解决的关键技术之一。本文主要对间冷燃机总体性能与控制策略开展研究,从理论预测的角度为实际间冷循环燃气轮机的设计、研发、优化及使用策略提供一定的技术借鉴,本文的主要工作如下: 1根据热力系统机理建模法,按照模块化建模理论,建立了IC循环燃气轮机系统各部件的数学模型,特别是建立了一套相对完善的机上、机外中间冷却器的非线性化数学模型,并对紧凑式中间冷却器的稳态和动态特性进行了仿真模拟,分析了变工况下中间冷却器热惯性对系统动态特性的影响。 2采用面向对象设计技术,建立IC循环燃气轮机系统仿真模型模块库,并开发了一套具有可扩展性的船用间冷循环燃气轮机仿真专题软件对IC循环燃气轮机带动机械推进机组性能仿真研究及带动发电机组性能仿真研究,为船用IC循环燃气轮机稳态和动态性能研究提供了良好的仿真平台。 3利用该软件计算了海水温度变化、机上中间冷却器间冷度变化、机外中间冷却器间冷度变化、乙二醇水溶液流量变化、大气温度变化对IC循环燃机的影响,得到了各设计参数对总体性能的影响规律。在此基础上,运用改进的粒子群优化算法又分别编制了以循环效率最优为目标、以输出功率最优为目标及两者最优为目标的优化软件,并得到了达到优化目标时所应取得的热力循环过程参数值,从而为实际IC循环燃气轮机的设计提供了技术参考。 4用该软件对船用IC循环燃气轮机带动机械推进机组的“船-机-桨”的匹配特性进行了分析,研究了机组在不同工况(加、减速过程)的动态特性。提出了加速过程时供油规律的优化方案和中间冷却器工作模式切换时的供油方案,进一步进行了机组的间冷系统流动参数的优化分析研究,得到了合理的乙二醇水溶液流量和海水流量调节规律。 5用该软件对船用间冷循环燃气轮机带动发电机组进行了加载和减载动态特性分析,提出了在加载过程进行分级加载的策略。给出了采用模糊自适应PID控制器和PI控制器的双模切换控制和高压压气机联合控制的方案。得到了合理的乙二醇水溶液流量和海水流量调节规律。 |
| 作者： | 应雨龙 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 李淑英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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