船用蒸汽动力系统功率大扰动过程特性仿真

摘要

船舶蒸汽动力系统组成设备众多，热力耦合性强，汽轮发电机组功率大扰动将引起系统蒸汽量的大幅波动，对系统造成较大冲击。合理的系统设计以及合适的进汽控制策略是保障系统在功率大扰动过程中稳定运行的必要条件。
　　本文以船用蒸汽动力系统为研究对象，根据传热学、工程热力学等相关理论基础，运用集总参数法对增压锅炉、涡轮增压机组、辅助系统、控制系统进行了模块化建模;基于SimuWorks仿真平台，将各个模块集成蒸汽动力系统，并利用实船试验数据进行修正，保证了系统模型的准确性;对汽轮发电机组的功率大扰动过程进行了仿真研究，分析了功率大扰动条件下船舶蒸汽动力系统的动态运行特性，并给出了主要调控元件对关键参数的影响规律。
　　研究结果表明:流量线性增加策略与进汽阀快开策略相比，功率大扰动过程中系统稳定性较好，并能较稳定地维持最大功率，不会出现功率不足或者超调的现象，同时能减小对蒸汽动力系统的扰动，燃油消耗量更少，具有较好的燃油经济性，锅炉产量增加率为0.764(t/h)/s低于快开策略下的0.782(t/h)/s，锅炉运行的安全稳定性更高。本文基于流量线性增加策略给出了功率大扰动过程中不同操作条件对系统特性的影响规律:若开阀时间相同，操作条件3下最大功率保持时间最长，系统参数波动最剧烈，燃油相对消耗量31.68最多，燃油经济性最差，锅炉产量增加率0.772(t/h)/s最高，锅炉运行安全性最低，但是扰动周期内产生36.45kW·h的蓄电量最多;若最大功率保持时间相同，系统参数波动幅度差别不大，操作条件4下开阀时间最短，开阀时间最快，燃油相对消耗量32.04最多，燃油经济性最差，锅炉产量增加率0.769(t/h)/s最高，锅炉运行安全性最低，但是扰动周期内产生36.3kW·h的蓄电量最多;若关阀时间相同，操作条件7下最大功率保持时间最长，系统参数波动最剧烈，燃油消耗量32.21最多，燃油经济性最差，锅炉产量增加率0.773(t/h)/s最高，锅炉运行安全性最低，但是扰动周期内产生的37.21kW·h最多。

目录

声明

摘要

1．1研究背景

1．2相关领域研究现状

1．2．1国外研究现状

1．2．2国内研究现状

1．3研究意义及研究内容

第2章蒸汽动力系统数学模型建立

2．1动力系统组成及功能

2．1．1增压锅炉装置

2．1．2涡轮增压机组

2．1．3主汽轮机及汽轮发电机组

2．1．4动力辅助系统

2．2蒸汽动力系统主要设备数学模型

2．2．1增压锅炉数学模型

2．2．2涡轮增压机组数学模型

2．2．3动力辅助系统数学模型

2．2．5主汽轮机及汽轮发电机组数学模型

2．3本章小结

第3章系统仿真模型建立与校验

3．1 SimuWorks仿真平台简介

3．2仿真模型搭建

3．2．1增压锅炉系统模型

3．2．2主汽轮机组仿真模型

3．2．3凝给水系统仿真模型

3．2．4控制系统模型

3．2．5汽轮发电机组仿真模型

3．3模型验证

3．4本章小结

第4章蒸汽动力系统功率大扰动仿真研究

4．1汽轮发电机组单次功率大扰动过程仿真研究

4．2汽轮发电机组连续功率大扰动过程仿真研究

4．3汽轮发电机组功率大扰动过程进汽策略优化对比

4．4不同操作条件对大扰动过程的影响

4．4．1相同开阀时间下仿真研究

4．4．2相同最大功率保持时间下仿真研究

4．4．3相同关阀时间下仿真研究

4．5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢