船用锅炉与汽轮机动态仿真及控制方法研究

摘要

本文对船用锅炉与汽轮机的动态特性进行了仿真研究工作。 在参考相关文献的基础上归纳总结了现在较通用的锅炉，汽轮机仿真算法，提出了适用于船用锅炉与汽轮机组的数学模型，主要包括热力系统模型和推进系统模型两大部分。 在数学模型的基础上，利用相关设计数据，分别对锅炉与汽轮机的加、减负荷过程等几种运行工况进行了动态仿真，监测了各个参数的动态变化，文给出了几个重要参数的动态仿真结果；比如汽包水位，汽轮机入口压力，螺旋桨转速。在此基础上分析了仿真结果的稳定性和动态趋势。 设计了常规PID控制系统和直接能量平衡协调控制系统。在此两种控制系统的作用下，对船舶的加、减速过程进行了动态仿真。通过对仿真结果进行比较，表明了协调控制系统具有较好的控制效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2课题研究的背景

1.3船用增压锅炉与汽轮机研究概况

1.4计算机仿真技术发展概况

1.4.1计算机仿真的发展

1.4.2仿真计算机

1.4.3仿真软件

1.5锅炉与汽轮机组协调控制系统现状

1.6本文研究工作目的和任务

第2章船用增压锅炉数学模型建立及仿真

2.1仿真概述

2.1.1仿真模型概述

2.1.2仿真建模步骤

2.2增压锅炉数学模型的特点

2.3建模的一般要求

2.4建立增压锅炉数学模型步骤

2.4.1必要的假设

2.4.2构建锅炉本体各模块之间的关系

2.5增压锅炉的简化数学模型描述

2.5.1蒸发区的集总参数模型

2.5.2汽包水位变动的数学模型

2.5.3单相集总参数对象动力学模型

2.5.4动态过程仿真

2.6本章小结

第3章船用汽轮机数学模型建立及仿真

3.1建模对象简介

3.2仿真模型

3.2.1基础模型

3.2.2热力系统模型

3.2.3推进系统模型

3.3动态过程仿真

一、降负荷过程：

二、升负荷过程：

3.4本章小结

第4章常规PID控制系统与协调控制系统方案分析研究

4.1 PID控制原理

4.2协调控制系统的反馈控制方案

4.2.1按机前压力信号进行的反馈控制方案

4.2.2按热量信号进行的反馈控制方案

4.3前馈控制策略的协调控制系统

4.3.1以功率指令为前馈的协调控制方案

4.3.2以蒸汽流量为前馈的协调控制方案

4.4锅炉与汽轮机组负荷协调控制系统的典型方案

4.4.1以锅炉跟随为基础的协调控制系统

4.4.2以汽机跟随为基础的协调控制系统

4.4.3机炉综合型协调控制系统

4.4.4直接能量平衡协调控制系统

4.5小结

第5章直接能量平衡协调控制方案及仿真结果

5.1 DEB协调控制方案的发展与特点

5.2 DEB系统构成原理

5.2.1能量平衡信号

5.2.2热量信号

5.2.3机炉能量平衡原理

5.3 DEB协调控制仿真结果与分析

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢