混合动力船舶的能量管理与控制策略

  目的  为提高混合动力船舶的系统稳定性和效率,提出一种基于粒子群优化阈值的多堆燃料电池系统功率分配策略。  方法  针对多堆燃料电池和蓄电池并联构成的混合动力源系统,设计基于粒子群优化算法（PSO）的模糊逻辑能量管理策略。根据推进系统负载功率和蓄电池荷电状态（SOC）,灵活调控燃料电池单体工作组数及其输出功率,并采用PSO来优化系统的控制阈值。  结果  Matlab/Simulink仿真结果表明：该能量管理策略可以迅速满足复杂多变的负载功率需求,从而提高混合动力源的系统效率;相较于传统的能量管理策略,基于模糊逻辑和基于粒子群优化阈值的能量管理策略的氢气消耗量分别下降了18.96%和31.48%。  结论  该智能能量管理策略适用于混合动力船舶多堆燃料电池,可有效提高混合动力源的系统效率并降低氢气消耗量。     

海洋环境条件对船舶间冷循环燃气轮机性能的影响

针对未来大型船舶活动海区的海洋环境特点,分析了外界空气温度、海水温度、空气湿度、空气盐度、海水盐度等对船舶间冷循环燃气轮机的性能影响。研究结果表明,外界空气温度对间冷循环燃气轮机性能影响最大,随着外界空气温度的升高,间冷循环燃气轮机的进口空气流量、输出功率和效率均有不同程度的下降;随着海水温度的增加,机组效率和功率均下降,但影响不大;大气湿度在常温下影响较小,但在高温环境条件下不容忽视,空气盐度、海水盐度也会在一定程度上影响间冷循环燃气轮机的性能。     

国外舰船蒸汽动力技术发展的启示

近40年来,各国陆续入役的大型驱护舰多数已经弃用蒸汽轮机,转用燃气轮机或柴油机作为舰船主动力。但在大型航空母舰和核潜艇上,蒸汽动力至今仍是唯一可用的无可替代的动力装置。介绍蒸汽动力的系统组成、技术特点、各国应用状况及发展趋势,并为我国舰船蒸汽动力技术的发展提出一些个人建议。包括:积极借鉴国外的成功经验;重视舰船蒸汽动力技术的研究和人才培养;适当考虑选用合适的蒸汽动力方案,扶持行业的健康发展;尽快构建完善我国各种舰船动力的标准化、成熟机组系列,按常用功率等级配齐,供舰船设计时按需选配。     

舰用燃气轮机可视化状态监视系统设计

描述现代燃气轮机可视化状态监视系统的总体结构与功能,对系统的通信接口和软件设计进行了较详细的说明,讨论了系统的技术特点,重点分析了多线程技术在系统设计中的实现,运用多线程技术,合理、充分、高效利用CPU资源,提高监控效果。     

LM2500燃气轮机动力涡轮超速停机故障分析

某船在远航期间,燃气轮机多次报警停机,通过查询动力监控系统报警信息、分析燃气轮机停机控制原理,逐步定位并排除了故障。文章结合这一故障探讨了故障排除方法,并针对船舶动力监控系统软性故障提出在线监测和诊断方案。     

舰用燃气轮机研制过程中的试验研究

足够的试验是舰用燃气轮机研制过程中的必要环节,除进行常规的燃气轮机试验外,还要进行满足海上运行条件要求的试验.阐述舰用燃气轮机研制过程中的部分重要试验项目,分析了这些重要试验项目的试验目的和技术要求,最后介绍了几型具有代表性舰用燃气轮机研制过程中的试验情况.     

船用燃气轮机启动过程仿真

船用燃气轮机的启动方式主要有液压启动、气动启动和电启动3种形式,本文讨论的燃气轮机采用电动机带动的启动方式.基于非线性化建模方法,本文首先在Simulink平台上建立了燃气轮机动态过程的仿真模型,然后对其启动过程进行了仿真.通过仿真得到的启动电机功率与厂家实验数据非常接近,验证了所建模型的精确性.本文建立的仿真模型层次清晰、可扩展性好,能够全面反映燃气轮机启动过程的动态特性.     

现代舰船燃气轮机发展趋势分析

通过对近20年世界船用燃气轮机发展趋势的分析,指出目前船用燃气轮机的发展重点是大功率船用燃气轮机,其次是小档功率船用燃气轮机,机型也更集中。功率29.4~36.75 MW、效率39%~42%的船用燃气轮机是未来10~15年各国海军采用的主要机型。新研机型与综合电力推进系统相结合的特点非常明显。     

散货码头岸基供电系统的设计要点

在国家宏观政策的扶持下,各港区上马了一批散货码头岸电示范项目,但在系统配置上与国家和国际岸电相关标准要求略有不同。针对这一情况,研究相关的规范与标准如何与工程设计密切结合,通过对岸电低压上船连接方式和高压上船连接方式、单泊位和多泊位配电方式进行比较,归纳不同供电方式下的优缺点,提出符合现行标准的解决方案。各码头可根据泊位的情况、靠泊船型资料,采用推荐的供电方案,实现经济性与可靠性相协调。     

船用三轴燃气轮机起动特性研究

以某型船用三轴燃气轮机为研究实例,对其动态性能中的起动特性进行了较为深入的研究。建立了燃气轮机稳态数学模型,并以此为基础用Matlab软件开发出其稳态仿真模型。在稳态仿真模型的基础上,采用准稳态的方法对起动过程进行仿真,最终得到了起动过程各个物理参数的变化。把仿真结果与实验结果比较,仿真结果可以较好地反映起动过程的机理,表明了建模的合理性和正确性。对起动仿真模型进行分析,可为真实燃气轮机装置的改进提供参考。     

GT28燃气轮机工业/船用衍生的技术策略研究

GT28燃气轮机是1台带动力涡轮的三轴燃气轮机,性能良好。通过对其工业/船用衍生应用与发展研究策略的分析,全面勾画出其技术发展网络及主要关键技术,明晰其应用和发展技术途径,提出当前应重点开展燃气轮机发电模块(船用/陆用)、天然气增压机组、间冷循环燃气轮机的应用与发展研究工作。在此基础上将会全面推进GT28燃气轮机的工业/船用衍生应用与发展。     

船用核动力装置核安全事件的分级方法

在船用核动力装置运行的过程中,由于情况较核电厂系统复杂且环境更为恶劣,对于核安全事件的应急处理较为紧迫,又由于通信能力有限,因而船用核动力装置比核电厂更需要简洁而准确的事件报知能力,以便指挥体系以及技术支援体系能够迅速做出正确决策,制定并采取一系列救援和善后措施。针对船用核动力装置的事故特点,为解决各级决策者在异常工况下难以准确掌握事件严重程度的问题,围绕核动力装置的安全功能,寻找评价核事件后果的依据,结合《国际核和放射事件分级表(INES)》的成熟经验,建立一个统一的规则体系来描述事件的相关性质(尤其是安全上的重要性),使各方面通过简洁的沟通信息就能够获得对事件的共同理解,形成船用核动力装置核安全事件的分级方法。     

某型船用燃气轮机燃油系统故障排除与改进

文章分析了某型燃气轮机燃油系统故障,并从安装油位传感器、安装浮子式截止阀、严格控制加油量3方面,提出了对燃气轮机燃油系统改进的措施。     

船舶SOFC燃料电池与汽轮机联合动力装置能效分析(英文)

Strong restrictions on emissions from marine power plants(particularly SOx,NOx)will probably be adopted in the near future.In this paper,a combined solid oxide fuel cell(SOFC)and steam turbine fuelled by natural gas is proposed as an attractive option to limit the environmental impact of the marine sector.The analyzed variant of the combined cycle includes a SOFC operated with natural gas fuel and a steam turbine with a single-pressure waste heat boiler.The calculations were performed for two types of tubular and planar SOFCs,each with an output power of 18 MW.This paper includes a detailed energy analysis of the combined system.Mass and energy balances are performed not only for the whole plant but also for each component in order to evaluate the thermal efficiency of the combined cycle.In addition,the effects of using natural gas as a fuel on the fuel cell voltage and performance are investigated.It has been found that a high overall efficiency approaching 60%may be achieved with an optimum configuration using the SOFC system.The hybrid system would also reduce emissions,fuel consumption,and improve the total system efficiency.     

PLC在船用燃气轮机发电机组测控系统中的应用

船舶远洋运输在全球经济中扮演着重要角色。燃气轮机发电机组的稳定工作在船舶电力供给上具有重要作用,目前很多燃气轮机发电机组测控系统采用嵌入式系统实现,但是由于船舶环境恶劣而工作不稳定。本文提出一种基于三菱PLC的燃气轮机发电机组的测控系统,通过监测燃气轮机系统、发电机系统、燃油系统等参数,并且根据负载的变化情况最终实现燃气轮机发电机组的稳定闭环控制。本文构建的测控系统具有很好的稳定性以及实时性,具有一定的应用价值。     

三轴船用燃气轮机S-S循环试验研究

以某三轴船用型燃气轮机为研究对象开展S-S循环试验验证研究。试验结果表明,在规定条件下,当保持低压涡轮排气温度不变,中冷喷水量/进口空气量比为0.5%、注蒸汽量/进口空气量比为2.6%时,燃气轮机功率增加24%且效率增加7%,高低压轴转速随着喷水量的增加略有升高,低压涡轮后温度场不均匀性和机组振动参数正常,NOx排放性能大幅改善。针对该型机组应用S-S循环改善性能,具有方法简单、效果显著和工程应用性好的优点。     

LM2500舰用燃气轮机使用维修特点分析及启示

分析LM2500舰用燃气轮机使用和维修特点,提出我国舰用燃气轮机使用和维修体系建设意见。     

船用燃气轮机进气系统气动特性

  目的  研究风向变化对燃气轮机舷侧进气流场稳定性、均匀性、流动阻力损失的影响,通过仿真研究验证该形式是否满足燃气轮机的进气要求。  方法  采用CFX对燃气轮机进气流场进行数值模拟,通过设定不同的进气角度,对比不同进气状态下其对进气系统内流线分布、前进气百叶窗、侧进气百叶窗及进气系统出口的总压分布、前进气滤清器和侧进气滤清器截面的速度分布,研究不同进气方向下燃气轮机进气的均匀情况。  结果  仿真结果表明,进气角度的不同会导致前进气和侧进气的掺混剧烈程度不同,而在配置了该进气系统之后,前、侧进气角度不同引起的不均匀性在流经进气稳压室后会得到较大改善,从而使得下游流动更加均匀。  结论  研究结果对燃气轮机舷侧进气系统的设计具有一定的指导意义。     

舰用燃气轮机进排气系统指标体系及试验方法

为满足舰用燃气轮机和舰用柴油机对燃烧和冷却空气的品质要求,以保障舰用动力系统的可靠工作,进排气装置是装船技术中不可缺少的重要设备。文章基于舰用燃气轮机进排气系统的工作原理,构建了进排气系统指标评价体系,提出了各指标的试验方法。根据研究,进排气系统应进行静态检查、阻力测定试验、抗冲击试验、排气红外辐射强度测试等项目。     

监测诊断技术在某型舰用燃气轮机维修管理中的应用

文章分析了应用振动频谱技术对舰用燃气轮机进行故障诊断的案例,提出了加强舰用燃气轮机使用管理的意见建议。实践表明,监测诊断是保障舰用燃气轮机工作可靠性的重要手段,是建立视情维修模式的有效技术支撑。