某型燃气轮机低压涡轮压气机转子动力学分析

为了获得某型燃气轮机低压涡轮压气机转子的动力学特性,并验证其稳定性及可靠性,本文使用SAMCEF/Field软件的转子动力学分析模块对该转子进行了分析计算。根据机组实际运行的条件,计算了该机组转子的临界转速、稳态不平衡响应、叶片丢失瞬态响应等。计算结果表明,临界转速安全系数合理;转子系统选取的平衡量具有较小的振动幅值;转子的瞬态响应结果验证了结构方案的合理性,转子系统具有较好的稳定性。得出了此转子结构方案能保证低压涡轮压气机稳定运行的结论。     

船舶复杂轴系扭转振动建模及动力学分析

针对船舶复杂轴系结构,提出一种基于能量法的轴系扭转振动建模及动力学分析方法。该方法对船舶复杂轴系中的典型结构进行统一能量化描述,如联轴器、齿轮、负载等,并结合弹性轴的能量函数构建轴系结构的拉格朗日能量泛函;然后,利用最小二乘法和广义变分法,对轴系角位移展开项系数进行求解,从而建立适用于船舶复杂轴系结构的扭转动力学模型。通过与有限元方法计算结果相比较来验证该建模方法的准确性,并利用该方法分析连接刚度和负载转动惯量对整体轴系扭振特性的影响,以期为船舶复杂轴系设计提供一定参考。     

某船用燃气轮机故障的动力学分析

针对某船用燃气轮机的压气机转子叶片与机匣碰摩故障、转子叶片叶尖磨损故障、转子轴承故障,依次分析了故障机理和振动特征,建立了燃气轮机典型故障模拟实验器,模拟了以上三种故障,采集、分析了振动信号,研制了新型的舰船旋转机械状态监测仪,为下一步的在线监测与诊断奠定了基础.     

基于LPV模型的三轴燃气轮机自适应滑模控制研究

鉴于燃气轮机线性化模型容易在大工况范围丢失实际燃机的动态特性,以及燃气轮机传统的单变量叠加控制在提高控制效率和控制系统鲁棒性上的局限性,本文以高压转子转速为调度变量建立三轴燃气轮机的线性变参数（LPV）模型,从而在建模复杂程度和模型精度上获得较好的平衡。在此基础上,提出了基于摄动矩阵上界估计和外部干扰上界估计的三轴燃气轮机自适应滑模控制。该控制可通过自适应参数实现对系统摄动矩阵干扰和外部干扰的合理估计,从而抑制干扰造成的影响。通过仿真实验分别研究了摄动矩阵干扰和外部干扰下的LPV滑模自适应控制,验证了其较好的动态响应性能和鲁棒性。     

某型燃气轮机低压压气机转子模态及动力学分析

采用CAD/CAE综合分析方法,基于实体模型,应用网格划分软件Hypermesh,建立某型燃气轮机低压压气机转子的有限元模型.利用数值仿真软件求解转子的固有频率和弯曲振型、临界转速以及稳态不平衡响应.计算结果表明转子具有良好的整体结构刚度,一阶临界转速安全系数合理.动力学分析结果表明,在压气机的设计及制造工艺中需要对转子第4级的平衡工作以及此处附近转鼓的结构强度给予一定重视.     

不同供油规律下的燃气轮机加速过程仿真

供油规律决定着燃气轮机的机动性,不同的供油规律对燃气轮机的性能有重大影响。为研究不同供油规律对燃气轮机加速过程的影响,本文首先采用面向对象的方法和非线性化建模方法建立了三轴燃气轮机的动态仿真模型,并通过稳态计算检验了模型的精确性;然后选取不同的供油规律,对燃气轮机的加速过程进行了仿真,得到了不同供油规律下转子转速的变化规律;最后对仿真结果进行了分析,比较了各种供油规律的优劣。     

船用燃气轮机建模技术研究

建立燃气轮机数学模型是船舶动力及其控制系统研制的重要手段,建模的关键在于提高精度和收敛速度.为解决缺少部件实验特性数据的问题,本文基于相似理论提出了运用转速相似、流量相似和几何相似参数,对已知机组特性数据进行变换,从而获得具有相似关系的待建模机组的特性数据.考虑到两个机组的非绝对相似性,对特性数据进行修正,以提高建模精度.采用传统N-R法与有限域搜索法相结合的方法有效地提高了收敛速度.上述方法业已成功地应用于某型三轴燃气轮机的建模中.     

水下爆炸作用下船舶结构与燃气轮机动态响应的数值研究

本文对水下爆炸作用下舰船结构及燃气轮机结构冲击响应进行了数值研究.首先,基于CEL方法建立了近自由面水下爆炸流固耦合动力学模型.然后结合燃气轮机-船体一体化仿真分析方法,对不同水下爆炸工况下的舰船结构冲击环境,以及燃气轮机冲击损伤特性进行了评估分析,总结了工况参数对燃气轮机冲击响应特征的影响规律,旨在为舰用燃气轮机抗冲击设计提供技术参考.     

大型船舶发电用三轴燃气轮机动态性能仿真

为了提升三轴燃气轮机动态性能仿真分析效果,提出大型船舶发电用三轴燃气轮机动态性能仿真方法。计算大型船舶发电用三轴燃气轮机涡轮动态特性,以Simulink为开发工具,获取能够在计算机内运行的三轴燃气轮机动态性能仿真模型,仿真分析其动态性能。经过稳态分析可知,该方法在不同工况下获取的数据误差较小,均控制在5%以内,说明该方法构建的三轴燃气轮机动态性能仿真模型准确性较高;在负载连续突卸状况下,三轴燃气轮机的高低压压气机流量与高低压转子转速均呈梯度下降趋势;负载突卸时,燃油流量也迅速下降,负载稳定时,经过燃油控制器处理后,燃油流量略有上升趋势。     

基于船用燃气轮机外特性的建模方法

针对动力系统稳态、动态特性研究,旨在预报快速性、操纵性和机动性这一特点,借助生产厂家的燃气轮机外特性曲线,先将图形数字化,然后在MATLAB/Simulink仿真环境下,运用二维线性插值法,二维非线性插值法,曲面拟合法,神经网络法分别对燃气轮机的外特性进行了数学建模。运用中值法对建模结果即数学模型进行了检验,比较了上述四种方法的优缺点,指出了每种方法使用中的注意事项,适用场合。上述建模方法亦适用于舰船动力装置其它部件外特性的建模与仿真。     

船用燃气轮机发电系统建模与仿真研究

关注燃气轮机电气外特性,忽略其内部化学反应和热力循环,采用模块化建模方法建立了船用燃气轮机发电系统完整的数学模型,其中包括整流逆变模型、推进电机及螺旋桨负载模型。通过Simulink仿真,重点研究系统启动性能及动态特性;并对负载类型的影响以及三相短路故障进行了分析。结果表明该模型能够反映实际燃气轮机发电系统的运行特性,为研究船舶燃气轮机发电系统协调控制及多机并联运行奠定了基础。     

气垫船垫升推进系统控制仿真

以某型气垫船的动力系统为对象,建立了垫升推进系统的数学模型及船体的运动学模型,并以SIMULINK为平台对该系统进行了仿真建模[1],在此基础上,通过对系统动态特性的分析,对该系统进行了简单PID控制器和串级PID控制器的设计,并分别对两类控制系统进行了动态仿真和比较分析.仿真结果表明,串级PID控制系统较简单PID控制系统具有更为优越的动态性能,能较好地保证气垫船的垫态稳定性,以满足工程要求.     

基于动态仿真的COGAG装置负荷效率特性分析

运用动态仿真的新思路,分析了燃气轮机单机的全工况负荷效率特性和COGAG联合动力装置的负荷效率特性.结果表明,燃气轮机的全工况负荷效率特性为抛物线性关系,联合动力装置的运行控制方式对动力装置的经济性有很大影响.分析结果可为动力装置控制方式的设计和优化提供科学参考.     

基于汽机流网一体化的辅助汽轮机建模与仿真

针对基于节点法的辅助汽轮机流体网络传统建模中,在动态过程中存在质量不平衡的问题,不能满足辅助汽轮机组变工况和故障工况特性研究的要求。本文提出了汽机流网一体化建模方法,依据质量守恒和能量守恒原理,采用可变出口导纳模拟不同背压下辅助汽轮机的流网运行情况。以某船舶汽轮燃油泵及其进出口蒸汽管网为研究对象,在MINIS环境下采用汽机流网一体化方法建立了其仿真模型。通过该方法下仿真结果与实际运行数据对比,验证了模型的准确性。仿真结果与传统模型仿真结果进行对比分析,表明了变工况和故障工况下汽机流网一体化模型具有更好的稳定性和动态适应性。     

Analysis of Efficiency of the Ship Propulsion System with Thermochemical Recuperation of Waste Heat

One of the basic ways to reduce polluting emissions of ship power plants is application of innovative devices for on-board energy generation by means of secondary energy resources. The combined gas turbine and diesel engine plant with thermochemical recuperation of the heat of secondary energy resources has been considered. It is suggested to conduct the study with the help of mathematical modeling methods. The model takes into account basic physical correlations, material and thermal balances, phase equilibrium, and heat and mass transfer processes. The paper provides the results of mathematical modeling of the processes in a gas turbine and diesel engine power plant with thermochemical recuperation of the gas turbine exhaust gas heat by converting a hydrocarbon fuel. In such a plant, it is possible to reduce the specific fuel consumption of the diesel engine by 20%. The waste heat potential in a gas turbine can provide efficient hydrocarbon fuel conversion at the ratio of powers of the diesel and gas turbine engines being up to 6. When the diesel engine and gas turbine operate simultaneously with the use of the LNG vapor conversion products, the efficiency coefficient of the plant increases by 4%–5%.     

船用燃气轮机回热器设计的数值研究

回热器是提高船用燃气轮机效率的关键部件,其性能的优劣直接影响燃气轮机的特性。以往的文献在介绍回热器设计时,没有考虑冷热两侧气体(分别为空气和燃气)不同的热力性质。考虑这一实际情况,以某型船用三轴简单循环燃气轮机为母型进行回热改造,采用迭代计算的方法,编制计算程序,进行回热器的数值设计,并分析其对燃气轮机的性能的影响。结果表明,随着回热器回热度的增大,燃气轮机的效率不断提高;但当回热度超过一定值时,效率不仅不再提高,反而有所降低。     

船用间冷循环燃气轮机供油规律仿真研究

根据热力系统机理建模的方法建立燃气轮机的完全非线性数学模型,考虑了对燃气轮机系统影响较大的转动惯性、容积惯性及中间冷却器的热惯性,基于Matlab/Simulink对船用间冷循环燃气轮机进行动态性能研究.针对分段线性的供油规律对间冷燃气轮机进行变工况性能仿真,得到间冷燃气轮机在加速过程中的最佳供油规律。