燃氣輪機系統(tǒng)的建模與仿真研究.pdf

1、燃氣輪機系統(tǒng)的建模與仿真研究重慶大學碩士學位論文學生姓名：唐麗麗指導(dǎo)教師：王廣軍教授專業(yè)：動力工程及工程熱物理學科門類：工學重慶大學動力工程學院二OO八年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要燃氣輪機發(fā)電機組具有效率高、啟動快、建造周期短、投資省、環(huán)境污染小等優(yōu)點，符合能源行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，在我國電力工業(yè)中的應(yīng)用不斷得到加強。但是，由于燃氣輪機機組具有高度非線性，它的實際工作過程不易被人們掌握。為了解決這一問題，通過建立燃氣輪機機組

2、的仿真模型可以預(yù)測燃氣輪機系統(tǒng)的動態(tài)特性、研究機組設(shè)計和運行中存在的問題，具有重要意義。本文以單軸燃氣輪機為研究對象，進行建模仿真研究。在分析機組結(jié)構(gòu)和特性的基礎(chǔ)上，建立了燃氣輪機系統(tǒng)的仿真模型，并對其動態(tài)特性進行仿真研究。主要內(nèi)容如下：①建立了燃氣輪機系統(tǒng)數(shù)學模型，包括壓氣機、燃燒室、燃氣透平、轉(zhuǎn)子四個典型部件的數(shù)學模型。壓氣機的建模采用模糊辨識的方法對壓氣機的特性曲線進行擬合辨識。燃燒室的數(shù)學模型根據(jù)燃燒室內(nèi)的物質(zhì)平衡、熱平衡和壓力

3、平衡來建立。透平模型根據(jù)氣體實際膨脹過程的熱力學原理進行建模。另外，燃氣輪機系統(tǒng)數(shù)學模型中還考慮到了負荷類型的選取，冷卻空氣量以及機械損失的計算。②由于壓氣機特殊的背景、工作條件和其特性的高度非線性，使得壓氣機特性對象在許多情況下很難用精確的數(shù)學模型來表達。本文通過熵聚類和競爭學習算法確定輸入數(shù)據(jù)向量的分區(qū)情況，以最小二乘法辨識算法、模糊規(guī)則模型對輸入?yún)?shù)進行計算和辨識。該方法辨識的模型不但精度高而且為局部線性的數(shù)學模型，使壓氣機特性圖

4、的擬合方法得以簡化，方法實用。③在燃氣輪機系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，進行了燃料量階躍擾動、負荷階躍擾動、入口導(dǎo)葉開度階躍擾動和入口溫度階躍擾動仿真試驗，對模型在各種階躍擾動下的動態(tài)特性進行了分析。并分析了模型在控制作用下負荷階躍擾動、入口導(dǎo)葉開度階躍擾動及入口溫度階躍擾動的動態(tài)特性，初步驗證了仿真模型的有效性。另外，本文所建立的仿真模型，還考慮了不同燃料成分決定的燃氣焓值和溫度的關(guān)系不同，建立了根據(jù)燃料成分計算燃氣焓值和溫度關(guān)系的子程序。所以，