燃气轮机压气机特性曲线的拟合方法

在建立燃气轮机仿真模型时,对压气机特性曲线的处理非常关键,直接影响整机的计算精度。本文根据压气机特性曲线的形状相近性及其形状和位置渐进变化的规律,将特性曲线分成高转速段与低转速段,然后做分段二步一元拟合来构成压气机特性参数的函数关系式,并以实例详细说明。分析表明该拟合方法具有较高的精度,能满足燃气轮机特性计算的需要,且该方法原理简单,操作方便,具有一定的实用价值。     

船用燃气轮机发电机组控制策略仿真研究

对船用燃气轮机转速控制及发电机电压控制进行研究,采用Matlab/Simulink仿真软件,建立燃气轮机发电机组控制系统仿真模型,对其进行突增及突卸负荷仿真实验,结合船舶电网供电指标,研究发电机组一系列参数响应曲线。结果表明在电网负荷大幅度变化情况下,所定制的控制策略能使燃气轮机发电机组具有较好的调速及调压性能,满足船舶电网对供电品质的要求。     

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.     

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。     

船用燃气轮机燃气发生器特性仿真与试验研究

某型低工况改进型船用燃气轮机在首次整机试验时,在部分工况出现低压压气机喘振裕度不足10%的情况。为了使低压压气机以及整机工作在安全范围内,有必要对高低压压气机压比进行重新调配。为了改善低压压气机运行工作线,提出了通过仿真分析改变涡轮喉道面积来调整高低压压气机压比分配的研究方法。本文基于热力循环分析法,建立低工况下燃气发生器数学物理模型、部件匹配模型,以及喷管热力学模型,借助Matlab/Simulink仿真平台建立改进涡轮喉道面积燃气发生器仿真模型。根据仿真结果确定增大低压涡轮喉道面积5%的调整方案,并将该方案应用于后续燃气发生器试验。试验结果表明,通过喉道面积调整可以有效的调整燃气轮机燃气发生器高低压压气机压比分配,增大低压压气机喘振裕度,保证燃气轮机在全工况范围内安全、稳态、高效的运行,为下一阶段低工况改进型整机性能试验提供了理论和试验的双重支撑。     

一种基于控制图的燃气轮机压气机性能评价方法

介绍了对象燃气轮机的结构、状态临测系统,并存MATLAB软件仿真平台上开发了基于喻测参数的燃机性能计算程序,发现随着机组工作时间的累积,燃气轮机压气机效率有着明显的降级。为了科学有效地评价降级,将工程管理中的控制图法运用剑压气机性能的评价工作中,分析了机组某次停机水洗前后的性能变化。以压气机效率为控制图特征值,发现水洗前压气机效率处于“失控状态”,水洗后爪气机效率重新回到“受控状态”。结果表明：控制图法可以反映燃气轮机运行过程中的性能变化情况,依据控制图法判断机组工作过程是否异常,可为燃气轮机的维护工作提供帮助。     

舰船燃机发电模块控制策略研究

本项研究是建立在燃气轮机作为原动机用于全电力推进系统的基础上展开的,燃气轮机作为原动机用于全电力推进系统时,负载是发电机组,采用定转速运行方式。在发电机突然甩负荷的情况发生时,动力涡轮突然空载,如果不采取措施降低动力涡轮转速,燃机必然会超速保护停机。因此对燃油系统进行了改进,并在燃油试验台上进行了性能试验。制定了采用高速数字燃油控制器与高压压气机后加放气阀的控制方案,并对高速数字燃油控制器与突变负荷的控制策略进行了研究,结合燃机数学模型仿真计算进行验证。     

船舶燃气轮机转速自适应模糊控制

船舶燃气轮机对转速的要求较高,需在瞬间完成响应并保持稳定。然而,由于燃气轮机具有惯性和时间延迟等特性,导致转速的调整可能存在响应滞后或者波动问题。为此,提出基于状态观测的船舶燃气轮机转速自适应模糊控制方法。应用船舶燃气轮机转速状态观测器,结合船舶燃气轮机转速与燃油量之间的映射关系,根据当下燃油量状态,观测实际船舶燃气轮机转速,通过基于模糊自适应PID控制器的转速控制模型,计算实际转速与给定转速的转速偏差、偏差率,由模糊自适应PID控制器自适应调节船舶燃气轮机转速。实验结果证明：此方法应用下,船舶燃气轮机转速能够得以准确控制。     

压气机级间喷水燃气轮机循环分析

该文给出压气机组间喷水燃气轮机数学模型，并据此模型计算出压气机的出口温度、压缩功、涡轮进口温度、循环效率及输出功率随喷水量变化关系。分析了大气温度、压比及涡轮进口温度变化时的压气机级间喷水燃气轮机的性能变化规律，讨论了在压气机不同位置喷水对燃气轮机比功和循环效率等性能的影响。     

舰用间冷循环燃气轮机间冷器失效性能分析

为研究某型舰用间冷循环燃气轮机间冷器失效时的性能,本文建立燃气轮机动态仿真模型,在保证压气机10%喘振裕度以及涡轮前温度不超温的情况下,计算间冷器失效时燃气轮机的各性能参数,得出间冷器失效后燃气轮机仍能继续使用的结论,最后根据计算结果给出该型燃气轮机的一些设计建议。     

燃气轮机推进装置控制策略仿真研究

舰用燃气轮机采用动力涡轮进行功率输出,其输出的功率基本独立于输出转速,这使得燃气轮机推进装置控制策略的制定存在特殊性。利用建立的燃气轮机推进装置的仿真模型,仿真得出稳态工况下燃气轮机油门和调距桨螺距的程序控制策略,以及加速工况和倒车工况下油门和调距桨螺距的协调控制策略,对燃气轮机推进装置控制系统的实现有一定的参考价值。     

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。     

监测信号迟滞对燃气轮机转速控制的影响

为了获得传感器迟滞所引起的燃气轮机监测信号迟滞现象对燃气轮机转速控制的影响规律,首先建立监测信号迟滞模型,并将其与燃气轮机模型和控制系统进行耦合,进行转速迟滞、压力迟滞和温度迟滞对燃气轮机转速控制的影响研究。最后,进行PID控制参数与监测信号迟滞耦合对燃气轮机转速控制的影响研究。本文研究主要从燃料量、燃料量调节输出、燃气发生器转速、调节时间的角度进行分析。结果表明,转速迟滞和压力迟滞是燃气轮机转速控制的主要影响因素;温度迟滞对燃气轮机转速控制无影响;改变PID控制参数有利于提升监测信号迟滞时的燃气轮机转速控制性能。     

船用三轴燃气轮机气路故障建模与聚类诊断技术

船用燃气轮机运行在高速、高湿和高盐的工作环境中时,其气路部件在运行过程中发生故障的可能性增大,开展典型气路故障诊断技术研究有助于提升船用燃气轮机运行的可靠性和安全性。通过分析船用燃气轮机积垢、压气机叶顶间隙增大、叶片磨损、机械损伤、涡轮热腐蚀和燃烧室故障等典型气路故障的机理,给出9种典型气路故障时性能参数相对变化的经验判据。采用小偏差建模方法,建立船用三轴燃气轮机气路故障仿真模型,基于经验判据对0.8工况下船用三轴燃气轮机典型气路故障进行模拟,仿真得到9种典型故障下测量参数的相对变化。提出基于聚类分析的船用燃气轮机气路故障诊断方法,并以9种典型气路故障仿真结果为例,验证了该诊断方法的可行性。     

船用燃气轮机发电机组动态性能仿真

基于Matlab/Simulink平台,根据容积惯性法建立某三轴燃气轮机发电机组非线性动态模型,并定制燃气轮机转速调节及发电机励磁系统控制策略,对动态模型进行阶跃形突增突减负荷变工况仿真研究。结果表明动态模型能够有效地对负荷突变工况进行模拟,为船舶电网供电模块的控制系统设计与优化提供模型基础;在变工况过渡过程中,燃气轮机发电机组动态响应特性满足船舶电网供电品质要求。     

船用燃气轮机发电机组动态性能仿真

基于Matlab/Simulink平台,根据容积惯性法建立某三轴燃气轮机发电机组非线性动态模型,并定制燃气轮机转速调节及发电机励磁系统控制策略,对动态模型进行阶跃形突增突减负荷变工况仿真研究。结果表明动态模型能够有效地对负荷突变工况进行模拟,为船舶电网供电模块的控制系统设计与优化提供模型基础;在变工况过渡过程中,燃气轮机发电机组动态响应特性满足船舶电网供电品质要求。     

基于EMD-样本熵的轴流压气机喘振分析

轴流压气机作为燃气轮机安全运行的重要设备装置,它的稳定性直接影响燃气轮机的输出效率。因此如何快速准确判断并及时规避轴流压气机的喘振工况是燃气轮机优化设计的重点。本文提出一种基于轴流压气机已有传感器处理提取特征值后对喘振工况进行判断的新方法。首先对压气机的一维传感信号进行EMD分解升维后进行数据降维至数据本质维数上,再利用样本熵处理后提取特征信号从而对喘振工况进行判定。基于三级轴流压气机喘振进行喘振的诱导试验,实现压气机的喘振工况并且利用EMD-样本熵的方法对压气机的级间压力、出口压力进行分析对比。试验结果表明,此方法提取的特征值可以有效区分出压气机正常与喘振的工况,验证了方法的可行性,为轴流轴流机的故障预测提供基础。     

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。     

两级双转子对置式离心压气机气动设计和强度校核

[目的]为完成某小型燃气轮机用两级双转子对置式离心压气机设计,[方法]将Concepts NREC和Numeca软件相结合,对两级双转子对置式离心压气机气动设计和三维流场进行校核;叶轮选取0Cr17Ni4Cu4Nb材料,采用ANSYS软件在线弹性范围内分析及校核离心叶轮强度和振动特性。[结果]气动设计结果表明,在设计流量点,两级离心压气机总压比为7.97,绝热效率为80.39%,稳定裕度为17.2%。强度和振动分析结果表明,叶轮静强度满足材料强度要求;根据"三重点"共振理论,两级离心叶轮均无共振危险。[结论]得到了同时满足气动、强度和振动要求的高压比、高效率和宽稳定裕度两级离心压气机设计方案,可为小型燃气轮机设计和技术集成、试验测试等提供基础支撑。     

船用燃气轮机发展趋势分析

阐述船用燃气轮机的发展历程和发展趋势,从压气机、燃烧室、燃气透平、控制系统、复杂循环、联合循环、材料和工艺技术等角度论述了燃气轮机技术发展趋势,提出船用燃气轮机发展方向是经济、可靠、环保。