重型单轴燃气轮机的机理型灰箱建模方法的研究

本文采用机理型灰箱建模方法对重型单轴燃气轮-发电机组的动力学特性进行了研究，建立了一个通用的重型单轴燃气轮机的动力学模型。该模型具有结构简明、形式通用以及参数易于确定的优点。     

一种重型燃气轮机通用模型的建立

建立一种面向对象的重型燃气轮机通用仿真模型,利用该通用模型建立了2种不同重型燃气轮机的动态模型,通过对燃气轮机模型稳态、动态仿真结果和实测数据进行对比,验证了该通用仿真模型的准确性和通用性,利用该通用模型可以方便地建立各种不同结构的重型燃气轮机模型.利用强跟踪滤波器对基于模型的重型燃气轮机气路故障进行诊断仿真,结果证明,利用建立的通用仿真模型并结合强跟踪滤波器,可以对重型燃气轮机气路故障进行诊断.     

基于SIMULNK的单轴重型燃气轮机建模与仿真研究

通过面向对象的模块化建模方法,在MATLAB／SIMULINK软件中建立了燃气轮机部件模块库,并进行了燃气轮机系统变工况仿真研究。为了提高仿真精度,本文采用变比热容的计算方法,并考虑气体组分的变化对整个系统模型的影响,建立了一种考虑容积惯性和转动惯性的、非线性的单轴重型燃气轮机实时动态仿真模型。仿真结果表明,该模型设计合理、结构清晰,可应用于重型燃气轮机控制系统的研制和测试,并具有很好的通用性和扩展性。     

基于SIMULINK的GE9FA重型燃机启动过程仿真研究

针对GE 9FA单轴重型燃气轮机的启动过程进行了建模研究,采用简化处理方法建立了压气机的低转速特性,在Matlab/SIMULINK环境下建立了单轴重型燃气轮机启动过程数学模型,启动过程模型的仿真结果与现场的实际运行曲线的对比表明了本文得到的启动过程模型的正确性,能够满足工程使用的要求。     

基于Simscape的重型燃气轮机建模与仿真研究

现代重型燃气轮机的二次空气约占总空气通流量的20%左右,对燃气轮机整体性能有着不可忽略的影响。为研究二次空气对重型燃气轮机的影响,采用Simscape语言编写了燃气轮机通用模块库,利用模块库搭建了重型燃气轮机模型,并验证了模型的正确性。最后,进行了变工况仿真实验,结果表明二次空气冷却系统可以在保护高温透平的同时提高压气机效率,从而优化了燃气轮机整体性能。     

大型燃气轮发电机组通用仿真系统的研究与开发

大型燃气轮发电机组通用仿真系统的研制以深入研究机组动力学特性，建立其全工况动态数学模型为基础，构建起一个支持控制系统研究开发及仿真培训的通用平台，对加快燃气轮机引进技术的消化吸收改进等具有重要的现实意义。     

发电用单轴燃气轮机动态模型研究

以某发电用单轴燃气轮机的控制系统为原型，利用Matlab／Simulink对该型单轴燃气轮机控制系统进行了仿真，仿真结果与实际物理过程相吻合，说明此模型可以用于单轴燃气轮机及其控制系统的研究。     

某重型燃气轮机临界转速计算方法研究

提出了适用于拉杆形式重型燃气轮机组转子动力学计算的一维模型简化方法。基于ANSYS的梁单元,建立了某重型燃气轮机转子的一维有限元模型,模型中考虑了接触效应对转子刚度的影响,并对该转子轴承系统临界转速进行了计算分析。还采用了二维广义轴对称单元模型进行了相关计算,作为对一维简化方法的验证。最后,进行了重型燃机整机现场振动数据采集,取得了临界转速的实验值,有限元计算结果与实验值吻合程度良好。     

H级重型燃气轮机建模与动态仿真

采用面向对象的模块化建模方法,建立了一种非线性的H级单轴重型燃气轮机动态仿真模型.为了提高仿真精度,考虑了燃气组分变化和比热容变化对模型精度的影响.通过在Simulink平台上的仿真实验,探讨了外界扰动下H级重型燃气轮机的动态特性以及转子转动惯量对燃气轮机动态特性的影响.结果表明:额定工况下运行的燃气轮机负荷扰动越大,转速和燃料量的超调量越大,但不同负荷扰动过程的调整时间几乎相等;当环境温度升高时,转子转速先上升后下降,燃料量则先下降后上升,稳态时透平排气质量流量减少,排气温度略有上升.在燃气轮机甩负荷过程中,转子的转动惯量越小,转速和燃料量的超调量越大,调整时间越短;转子的转动惯量越大,对负荷扰动的鲁棒性越强;燃气轮机的转轴布置存在最佳方案,采用带3S离合器的单轴布置方案时,燃气轮机的动态特性较好,系统的稳定性较强.     

重型燃气轮机通流部分热力特性计算与仿真研究

以某F级单轴重型燃气轮机通流部分热力特性为研究对象,通过模块化建模方法在MATLAB/Simulink平台中建立燃机系统仿真模型,对燃气轮机典型截面上压缩空气和高温燃气沿转子轴向的特性进行仿真研究。提出了一种结合表征压气机级特性的基元级算法和根据抽气点位置划分的压缩级建模方法的压气机仿真模型。由于燃机通流部分工质的温度变化较大,而且伴随着燃烧反应及燃气与冷却空气混流问题,为保证仿真精度,该模型采用变比热容公式计算空气和燃气的热力参数,并对工质组分质量分数进行详细计算,还考虑了容积惯性和转动惯性对整个系统模型的影响。结果表明,该仿真模型在实际应用中能够满足建模精度的要求。     

带回热微型燃气轮机系统动态过程分析

分析了微型燃气轮机的动态数学模型，利用解析方法，求解了带回热单轴燃气轮机动态方程，对定转速和变转速两种情况下微型燃气轮机负荷变化和甩负荷的动态过程进行了仿真，提出了机组变工况动态性能优化和控制优化的途径。该研究能够为实际机组的运行和系统性能参数的合理匹配提供理论指导。     

燃气轮机动态仿真及排放特性研究

建立了H级重型燃气轮机动态仿真模型,探究了负荷和环境温度扰动下机组的动态响应特性以及不同停留时间下燃烧污染物的排放特性。结果表明:所建立的机组模型能够正确模拟不同扰动下燃气轮机的参数响应过程,且具有较好的稳定性;环境温度升高时,为防止燃气轮机超温,控制系统通过降低燃气轮机输出功来保证系统的安全运行,稳态时透平进出口温度虽有上升,但在安全范围内;随着燃烧温度升高,NOx生成量逐渐增加,在一定温度范围内,两者呈指数关系变化,而CO的生成量则有所下降;随着停留时间的增大,NOx生成量逐渐增加,CO生成量则相反。     

Variable geometry gas turbines for improving the part-load performance of marine combined cycles – Gas turbine performance

The part-load performance of gas and steam turbine combined cycles intended for naval use is of great importance, and it is influenced by the gas turbine configuration and load control strategy. This paper is aimed at quantifying the effects of variable geometry on the gas turbine part-load performance. Subsequently, in another paper, the effects of variable geometry on the part-load performance for combined cycles used for ship propulsion will be presented. Moreover, this paper is aimed at developing methodologies and deriving models for part-load simulations suitable for energy system analysis of various components within gas turbines. Two different gas turbine configurations are studied, a two-shaft aero-derivative configuration and a single-shaft industrial configuration. When both gas turbine configurations are running in part-load using fuel flow control, the results indicate better part-load performance for the two-shaft gas turbine. Reducing the load this way is accompanied by a much larger decrease in exhaust gas temperature for the single-shaft gas turbine than for the two-shaft configuration. As used here, the results suggest that variable geometry generally deteriorates the gas turbine part-load performance.     

重型燃气轮机转子-轴承系统综合试验平台

介绍了我国已建成的重型燃气轮机转子一轴承系统综合试验平台,并对某电厂的燃气轮机联合发电机组的轴系振动进行了现场测试．结果表明：在燃气轮机整个启停过程和在额定转速下运行时,转子轴承系统运行平稳,表明该转子轴承系统设计合理,转子动平衡良好．建成的燃气轮机转子轴承系统综合试验平台为我国重型燃气轮机转子一轴承系统的自主设计和发展提供了试验条件．     

分体式燃气轮机的变工况性能分析

采用商业软件Thermoflex对分体式燃气轮机进行模拟,建立了系统的性能分析模型,分析指出压气机转速、透平转速和燃气初温是影响系统变工况性能的主要因素,并对转速和燃气初温变化时系统的输出性能进行了计算分析.通过和共轴燃机的比较分析,得出了分体式燃气轮机的性能潜力.     

基于Matlab/Simulink的单轴燃气轮机动态仿真

本文利用Matlab/Simulink对某型单轴燃气轮机系统进行了仿真,并采用了自适应控制与常规的PID控制相结合的方法对转速控制器进行了建模分析,不仅系统的响应时间缩短,而且系统超调量大幅度减小,为燃气轮机的转速控制提供了一种新的思路。     

燃气轮机STIG化的研究

燃气轮机回注蒸汽循环具有高效率、高比功及系统组成的简单性等特点受到广泛注意。能在现有的燃气轮机上实施STIG化是STIG发动机能迅速实用化的重要原因之一。本文讨论了对现有燃气轮机进行STIG化改装中的某些问题,并分析了在工业上采用单轴,双轴和叁轴燃气轮机STIG化的工作情况,从中得出了一些结论。