重型燃气轮机空气冷却控制系统建模与性能研究

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1、上海交通大学硕士学位论文重型燃气轮机空气冷却控制系统建模与性能研究硕士研究生：许萌萌学号：1120209239导师：刘永文副教授申请学位：工学硕士学科：动力工程及工程热物理所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterStudyonModelingandPerformanceofAirCoolingControlSystemofHeavy-dutyGasTurbineCandidate：X

2、uMengmengStudentID:1120209239Supervisor：Prof.LiuYongwenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerMachineryandEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：February,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学硕士学位论文重型燃气轮机空

3、气冷却控制系统建模与性能研究摘要随着我国能源结构的调整和环境压力的增加，重型燃气轮机作为高效节能的动力装置在发电领域特别是在联合循环发电的应用上得到了越来越多的重视。现代重型燃机二次空气约占空气总通流量的20%左右，对燃机的整体性能有着不可忽略的影响，因而有效地提高二次空气的冷却作用是改善燃机性能的重要手段之一。空气冷却控制系统是为了实现对透平高温部件高效冷却而对燃机二次回路空气量进行控制的系统。本文运用系统仿真建模的方法对空气冷却控制系统进行了研究。为了实现空气冷却控制系统的的闭环控制，本文首先对燃气轮机进行了建模研究，利用Simscape仿真平台，创建

4、了燃气轮机通用模块库，利用库搭建了燃机模型，并结合V64.3燃机的性能结果验证了燃机模型的有效性，同时初步分析了二次空气的冷却作用。为了研究空气冷却控制系统的特性，分别编写并搭建了电动、液压、气动三类执行器以及流量控制阀模型，并对三类执行器进行了仿真模型的准确性验证。在上述工作的基础上，采用简化的重型燃机模型，分别搭建了基于三类执行器的空气冷却控制系统，并针对各自的结构特点进行了性能分析。为进一步研究空气冷却控制系统的作用，搭建了完整的系统第I页上海交通大学硕士学位论文模型，通过变工况仿真实验，分析了空气冷却控制系统对重型燃机性能的影响。关键词：二次空气，

5、控制系统，燃气轮机，建模，Simscape第II页上海交通大学硕士学位论文StudyonModelingandPerformanceofAirCoolingControlSystemofHeavy-dutyGasTurbineABSTRACTWiththereadjustmentofenergystructureandtheattentionofenvironmentissueinourcountry,heavy-dutygasturbineisgrowinginimportanceintheareaofpowergeneration.Theseconda

6、ryairflowaccountsforabout20%oftotalGTdischargeflow,whichhassonon-negligibleeffectsonthetotalperformanceoftheheavy-dutyGT.Itisoneofthemethodstoimprovefunctionofsecondaryair.Aircoolingcontrolsystemistheflowregulationsystemofsecondaryloopsforimprovingfunctionofsecondaryair.Inthepaper

7、,asimulationstudyofaircoolingcontrolsystemhasbeendonewiththeprincipleofmodularmodeling.Inordertoachievingclosed-loopcontrolofaircoolingcontrolsystem,themodelingstudyofGThasbeenfirstlycarriedon.AcommonlibraryofGThasbeenbuiltwiththeSimscapeplatformandaGTmodelhasbeenbuilt.Withthestea

8、dyperformanceresultsofV64.3typehe