基于键合图的船用燃气轮机仿真研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于键合图的船用燃气轮机仿真研究硕士研究生：陈列指导教师：李淑英教授学科、专业：动力工程及工程热物理论文主审人：郑洪涛教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于键合图的船用燃气轮机仿真研究硕士研究生：陈列指导教师：李淑英教授学位级别：工学硕士学科、专业：动力工程及工程热物理所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U

2、.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonSimulationofMarineGasTurbineBasedonBondGraphCandidate:LieChenSupervisor:Prof.LiShuyingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsDateofSubmission:Jan.

3、,2018DateofOralExamination:Mar.,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担

4、。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文

5、（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于键合图的船用燃气轮机仿真研究摘要船用燃气轮机工作在海洋环境下，其工作条件比较恶劣，在其运行过程中一旦发生故障，就会造成很大的经济损失，并且有可能会造成人员的伤亡。由于燃气轮机的价格比较昂贵，对实际燃机人为注入故障进行故障实验是不允许的，出于安全性和经济性等原因，通过计算机仿真的方法建立燃气轮机的仿真模型，对燃气轮机动态特性进行分析以及开展一些故障仿真方

6、面的研究就变得尤为重要。本文以三轴燃气轮机为研究对象，由于键合图具有高效性、简明性等优点，在本文中利用键合图理论建立了船用燃气轮机键合图模型，这为工程中燃气轮机的动态建模提供了一种崭新的方法，同时也为键合图理论拓展了新的应用领域，之后在船用燃气轮机键合图模型的基础上开展了关于燃气轮机故障仿真方面的研究，最后开发了一个船用燃气轮机仿真验证平台。主要内容包括如下几个方面：（1）对键合图理论常用的一些基本概念、键合图基本元件以及键合图的因果关系进行了深入研究，之后分析了键合图基本元件存在的一些问题，引出

7、了多键合图和伪键合图的概念，为接下来进行燃气轮机键合图建模提供理论基础。（2）在键合图建模软件20-sim上，基于键合图理论建立了船用燃气轮机本体键合图模型、燃油系统的键合图模型以及控制系统模型，之后根据燃机本体、燃油系统以及控制系统之间的耦合关系，实现了这几个模型的闭环连接，建立了船用燃气轮机的键合图模型，并将模型仿真结果与燃气轮机实验数据进行对比，结果表明误差在7%的范围内，故可以利用该模型开展一些仿真方面的研究。（3）在船用燃气轮机键合图模型的基础上首先进行了燃气轮机盐雾积垢退化仿真方面的研

8、究，认为船用燃气轮机的盐雾积垢退化主要发生在低压压气机上，提出了一种压气机盐雾积垢退化仿真方法，可以用来建立盐雾积垢退化因子模型，之后仿真分析了负载、环境温度和进气道压力损失和盐雾积垢速率对燃气轮机性能退化程度的影响，得到了不同运行状态下、不同积垢程度时的船用燃气轮机性能参数的退化规律，最后提出了一种船用燃气轮机运行成本估计方法，可以估计出在某清洗周期内盐雾积垢引起的运行成本的瞬态变化和累计变化。除此之外还进行了燃机本体单一气路故障、燃机本体组合气路故障、燃油系统单一故障以及燃机本