船用增压锅炉涡轮增压机组响应燃油突降特性的仿真分析.pdf

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1、第35卷第11期2013年11月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．35，No．11Nov．，2013船用增压锅炉涡轮增压机组响应燃油突降特性的仿真分析朱泳1，金家善1，严志腾1，李玖江1，张红磊2(1．海军工程大学动力工程学院，湖北武汉430033；2．海军驻哈尔滨汽轮机厂军事代表室，黑龙江哈尔滨150046)摘要：针对船用增压锅炉燃油突降影响其安全运行的问题，建立船用增压锅炉涡轮增压机组的动态数学模型，利用Matlab软件的Simulink平台，仿真分析增压锅炉在稳态工况下，施加燃料突降扰动后涡轮增压机组转

2、子转速、锅炉炉膛空气过余系数的动态响应特性。仿真结果表明，船用增压锅炉燃料突降会造成锅炉炉膛空气过余系数的上升，且大幅燃料突降会造成空气过余系数的大幅骤升，威胁增压锅炉的安全运行。关键词：涡轮增压机组；燃油突降；响应特性；动态仿真；安全运行中图分类号：TK22文献标识码：A文章编号：1672—7649(2013)11—0071—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2013．11．016Simulationanalysisofrespondingcharacteristiconabruptfueldroppingfor

3、turbo—chargersetofmarinesuperchargedboilersZHUYon91，JINJia—shahl，YANZhi．ten91，LIJiu．jian91，ZHANGHong．1ei2(1．PowerEngineering．College，NavalUniversity．ofEngineering，Wuhan430033，China；2．MilitaryRepresentativeOfficeinHarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China)Abstract：Forth

4、equestionoftheinfluencethatabruptfueldroppingofthemarinesuperchargedboilerhadonthesafeoperation，dynamicmathematicalmodelsofturbo-chargersetsformarinesuperchargedboilerswerecreated．Respondingcharacteristicsoftherotorspeedandexcessairratiointhefurnacecavityunderthedisturbance

5、sofabruptfueldroppinginthesteadyconditionwereanalyzedbasedontheMatlab—Simulinkplatform．Thesimulationresultsindicatethatabruptfueldroppingcreatestheelevationoftheexcessairratiointhefurnacecavity．Andgreatfueldroppingcreatesgreatandsuddenelevationoftheexcessairratio，alsothreat

6、ensthesafeoperationoftheboilers．Keywords：turbo—chargerset；abruptfueldropping；respondingcharacteristic；dynamicsimulation；safeoperation0引言船用增压锅炉涡轮增压机组响应燃油突降的特性是其变工况安全运行的重要技术指标之一，决定着锅炉动态特性及其运行工况的控制⋯。当锅炉负荷突降导致燃料消耗量突降时，由于涡轮增压机组转子惯性较大，转子转速不能随燃料消耗量的突降而快速降低，从而导致压气机空气吸入量的缓慢下降，最终炉膛内空

7、气过余系数骤升引起锅炉突然熄火。锅炉突然熄灭时，炉内温度将急剧下降，从而收稿15t期：2013一01—24；修回日期：2013—03—11作者简介：朱泳(1986一)，男，博士研究生，从事舰船动力及热力系统的科学管理研究工作。·72·舰船科学技术第35卷形成很高的烟气负压，锅炉炉膛可能会发生“内爆’’‘2

8、。鉴于涡轮增压机组响应锅炉燃油突降特性对增压锅炉安全运行的重要影响，国内学者从多方面开展该方面的研究。如：李罕嗥口1建立涡轮增压机组的稳态运行模型分析其稳态特性；胡继敏¨1对涡轮增压机组的功率平衡计算进行研究；蔡洁"o采用线性化模型法建立增

9、压锅炉的动态模型，研究外界小扰动条件下，系统参数的动态响应特性。但是这些研究都局限于机组稳态运行工况或是小扰动工况，不能准确描述涡轮增压机组动态运行特性。为全面、准