某燃机的模块化仿真及其特性分析.pdf

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1、第31卷第2期能源技术Vo1．31No．22010年4月ENERGYTECHNOIoGYApr．2010某燃机的模块化仿真及其特性分析陈杰(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200030)摘要：基于Matlab／simulink仿真平台，采用模块化建模思想，建立了R0110燃气轮机的动态仿真模型，模型描述了压气机、燃烧室、燃气透平等主要部件的特性。利用模型进行了载荷扰动和增投燃料对燃气轮机运行影响的仿真，结果表明所建立的仿真模型正确反映了燃气轮机的运行特性，可以进一步用于燃气蒸汽联合循环。关键词：燃气轮机；数学模型；模块化建模；运行特

2、性中图分类号：TK471文献标志码：A文章编号：1005—7439(2010)02—0063—03ModularSimulationModelandOperationBehaviorsofaGasturbineCHENJie(SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：BasedontheMatlab／simulinksimulationplatformandtheideaofmodularmodeling，

3、thedynamicsimulationmodelofgasturbineisproposed．Themodelofcompressor-combustorandturbineareincluded．ThegasturbineofR0110isusedasobject，theprocessesofloaddisturbanceofcompressorandfuelfeedingaresimulated．Thesimulationresultshowsthatthemodeliseffective-itcanbeusedintogasan

4、dsteamcombinedcycle．Keywords：gasturbine；mathematicalmodel；modularmodeling；operationbehaviors燃气轮机及其联合循环发电机组比投资费用压气机替代R0110，采用“骨干线法”获得的特性曲低、建设周期短、供电效率高、排放污染小，目前燃气线图见图1。轮机的发电效率在4O以上，采用燃气一蒸汽联合压气机的折合流量：循环发电效率可以达58～6OL1]。燃气轮机运P1一(＼丌，／r厂)／行的热力过程非常复杂，利用计算机仿真技术对燃压气机的效率：气轮机性能进行仿真分

5、析是目前燃气轮机性能研究的重要手段之一，本文将采用模块化建模方法组建一(rr，燃气轮机各部件的模型，并以R0110燃气轮机为仿式中：G，和P分别表示压气机的进口流量，进真对象进行动态仿真。仿真的建模采用了“骨干线口温度和输出压力；N为压气机转速；为压比。法”获得压气机特性曲线，为了控制燃气轮机转速，(2)燃烧室考虑到燃烧室内的容积惯性，根模型中加了PI控制环节。论文还将把稳态仿真结据质量和能量守恒，燃烧室可用一组压力和焓的微果与R01lO燃气轮机的参数进行比较，通过载荷扰分方程描达：动和增投燃料动态仿真，验证模型的稳定性。警一fp(Gt

6、，G1，Gz，H1)1数学模型一fH(Gf⋯GG2，H1)R0110燃气轮机的运行主要取决于压气机、燃烧室、涡轮、容积和转子，因此分别给出数学模型式中：H和H分别为燃烧室的进出口焓，G和G2(1)压气机仿真模型以R0110母机为对象，分别为燃烧室的进出口流量，Gf为燃油量，Pz为燃但是考虑到排气抽气的影响，本文以等压比的两台烧室出El压力，t。为燃烧室出口温度。陈杰：某燃机的模块化仿真及其特性分析的工质是燃烧后的产物，包含了水蒸气，水蒸气的含量与燃烧室的油气比有关系。因此在编程中编写了求解混合气体中水蒸气的含量子程序，以及根据经验公式求

7、水蒸气焓的子程序。涡轮出口温度同样存在这样的问题，也编写了根据混合物的焓和燃烧室油气比求出口温度的子程序。(4)容积模块容积模块是指具有一定容积的流动连接部分，一般可忽略容积内流体同外界的传折合流量(a)压比7c与折合流量的关系热及进出口的压差，用一个集中参数压力P表示容积中气体的平均压力：dP出一(G1一G2)式中：是流动连接段的容积，G1和G2分别为该容褥较积的进出口流量，T为该容积的温度。(5)转子模块转子模块的转动惯性，可用如下的微分方程描述：do)d一△Pwf一”式中：叫为转速，j为转动惯量，△P为功率差(涡(b)效率与折合流

8、量的关系轮，压气机，载荷的功率差)。图1压气机的特性曲线以Matlab／Simulink为平台[引，建立各模块之(3)涡轮模块涡轮部件与压气机部件有类似间的连接，模型的模块连接与实际燃气轮机的设备的特性，可