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大型船舶发电用三轴燃气轮机动态性能仿真

舰船科学技术 2024年第3期46卷 143-146页

作者：夏霖武汉船舶职业技术学院湖北武汉430050

为了提升三轴燃气轮机动态性能仿真分析效果,提出大型船舶发电用三轴燃气轮机动态性能仿真方法。计算大型船舶发电用三轴燃气轮机涡轮动态特性,以Simulink为开发工具,获取能够在计算机内运行的三轴燃气轮机动态性能仿真模型,仿真分析其... 详细信息

为了提升三轴燃气轮机动态性能仿真分析效果,提出大型船舶发电用三轴燃气轮机动态性能仿真方法。计算大型船舶发电用三轴燃气轮机涡轮动态特性,以Simulink为开发工具,获取能够在计算机内运行的三轴燃气轮机动态性能仿真模型,仿真分析其动态性能。经过稳态分析可知,该方法在不同工况下获取的数据误差较小,均控制在5%以内,说明该方法构建的三轴燃气轮机动态性能仿真模型准确性较高;在负载连续突卸状况下,三轴燃气轮机的高低压压气机流量与高低压转子转速均呈梯度下降趋势;负载突卸时,燃油流量也迅速下降,负载稳定时,经过燃油控制器处理后,燃油流量略有上升趋势。

关键词：大型船舶三轴燃气轮机动态性能仿真

基于Simulink的三轴燃气轮机性能仿真及故障判别方法研究

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基于Simulink的三轴燃气轮机性能仿真及故障判别方法研究

作者：罗振宇北京化工大学

学位级别：硕士

燃气轮机作为重要的动力装备,因其功率密度高、噪声小等特点被广泛应用于能源、航空、船舶、军事等领域,具有十分突出的战略地位。为了防止燃气轮机发生喘振故障,在双轴燃气轮机的基础上发展出了三轴燃气轮机,三轴燃气轮机相较于双轴燃... 详细信息

燃气轮机作为重要的动力装备,因其功率密度高、噪声小等特点被广泛应用于能源、航空、船舶、军事等领域,具有十分突出的战略地位。为了防止燃气轮机发生喘振故障,在双轴燃气轮机的基础上发展出了三轴燃气轮机,三轴燃气轮机相较于双轴燃气轮机最主要的区别在于前者由三轴输送功率而后者由双轴,三轴燃气轮机也因这一结构特点在运行中拥有更好的防喘振性能。在实际工作中,为了保证燃气轮机能够安全、可靠地运行,对其工作过程进行状态监测以及出现故障后进行诊断就显得十分必要。本文以三轴燃气轮机为研究对象,搭建了性能仿真模型、提出了气路状态监测预警方法以及开展了故障诊断识别研究,基于这些工作,本文最终提出了一种基于高精度性能仿真模型的气路状态预警方法。其一,本文为解决三轴燃气轮机通用性能仿真模型存在的仿真精度问题,搭建了一种包含匹配修正机制的高精度性能仿真模型。研究结果显示,经过匹配修正机制改良过的高精度性能仿真模型,其仿真精度要高于改良前的通用性能仿真模型,能够有效支持工程实际应用。其二,本文考虑到三轴燃气轮机的性能仿真模型与气路状态监测预警存在关联性,基于此,提出了一种基于性能仿真模型的预警方法。该方法经过工程实测数据验明,能够实现对三轴燃气轮机气路状态进行正确有效的监测、预警。其三,本文构造了三轴燃气轮机的气路故障模型,并形成了一种基于典型气路故障判据的三轴燃气轮机典型气路故障判别方法。经过实测数据的验证,表明了气路故障模型的正确性以及进行故障识别诊断有效性。

关键词：三轴燃气轮机性能仿真故障预警 Bootstrap方法气路故障模型气路故障识别模式相似度

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基于多模型的三轴燃气轮机主动容错控制研究

燃气轮机技术 2023年第2期36卷 7-12页

作者：沈立锐叶冯超张友谦中国船舶集团有限公司第七〇三研究所无锡分部江苏无锡214151

在三轴燃气轮机串级PID-MPC控制器设计基础上,提出了一种基于多模型的主动容错控制方案。首先对标典型的燃气轮机故障特征,构建表征不同燃气轮机故障的预测模型。然后在每个仿真步长内根据设计的决策逻辑,实时选择与当前燃气轮机适配度... 详细信息

在三轴燃气轮机串级PID-MPC控制器设计基础上,提出了一种基于多模型的主动容错控制方案。首先对标典型的燃气轮机故障特征,构建表征不同燃气轮机故障的预测模型。然后在每个仿真步长内根据设计的决策逻辑,实时选择与当前燃气轮机适配度最好的模型,并通过切换逻辑保证控制器输出的平稳性。最后对燃气轮机部件级模型进行故障注入仿真。结果表明在预测模型有较大的失配情况下,所设计的控制器能够对预测模型进行实时切换,并且保证平稳地输出燃油流量,验证了所设计控制方案的有效性。

关键词：三轴燃气轮机模型预测控制主动容错控制故障注入决策逻辑预测模型

船舶电力推进三轴燃气轮机动态性能仿真及控制策略研究

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中国造船 2012年第4期53卷 184-191页

作者：卫琛喻臧述升上海交通大学叶轮机械研究所上海200240

三轴燃气轮机应用于船舶电力推进,由于其转子结构的复杂性,其动态性能和控制与单轴燃气轮机具有较大的区别;因而,船舶电力推进三轴燃气轮机的动态性能及控制策略也是人们十分关心的问题。该文运用自主开发的通用模块化燃气轮机仿真软件S... 详细信息

三轴燃气轮机应用于船舶电力推进,由于其转子结构的复杂性,其动态性能和控制与单轴燃气轮机具有较大的区别;因而,船舶电力推进三轴燃气轮机的动态性能及控制策略也是人们十分关心的问题。该文运用自主开发的通用模块化燃气轮机仿真软件SJGT,对三轴燃气轮机动态性能进行计算;采取变偏微分线性化的方法求解非线性微分方程,对三轴燃气轮机在船舶电力推进甩负荷情况下的动力涡轮转子的动态特性进行了研究。另外,探讨了运用多回路反馈调节的控制器取代普通的单回路控制器的控制策略及方案,以提高系统动态运行品质和安全性。

关键词：电力推进三轴燃气轮机动态仿真多回路控制系统喘振裕度

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船舶发电用三轴燃气轮机控制仿真研究

计算机仿真 2016年第5期33卷 10-14页

作者：余又红邬健贺星海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室湖北武汉430033 海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

针对考虑燃气轮机的高度非线性,由于综合电力推进船舶电力负荷变化范围大且频繁的特点,造成电力系统稳定性差。为满足综合电力推进系统对发电用燃气轮机的控制要求,提出了一种采用放气控制和带预估油量的PID燃油量控制相结合的控制方法... 详细信息

针对考虑燃气轮机的高度非线性,由于综合电力推进船舶电力负荷变化范围大且频繁的特点,造成电力系统稳定性差。为满足综合电力推进系统对发电用燃气轮机的控制要求,提出了一种采用放气控制和带预估油量的PID燃油量控制相结合的控制方法;首先,在原有压气机防喘放气的基础上增加动力涡轮前放气控制,来保证燃气轮机突变负荷控制满足要求;再借鉴增量式PID结构,提出带预估燃油前馈的改进控制算法,以缩短稳定时间。并建立了船舶发电用三轴燃气轮机控制数学模型,利用MATLAB/SIUMLINK平台建立了仿真模型,并对发电用三轴燃气轮机进行仿真。结果表明,用改进控制方法,有效的减小了机组突变负荷时的瞬态调速率,提高了稳定性。

关键词：三轴燃气轮机仿真发电放气控制

船用三轴燃气轮机实际简单热力循环的可视化仿真计算

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舰船科学技术 2007年第1期29卷 104-107页

作者：贺星张仁兴刘九七海军工程大学船舶与动力学院湖北武汉430033

首先根据某型船用燃气轮机的实际参数,采用面向对象法建立了燃气轮机实际简单热力循环模型,然后应用Delphi7.0软件对其进行仿真编程。通过所编软件的可视化仿真界面改变各种参数进行燃气轮机性能仿真。主要目的不仅在于对某型燃机各种... 详细信息

首先根据某型船用燃气轮机的实际参数,采用面向对象法建立了燃气轮机实际简单热力循环模型,然后应用Delphi7.0软件对其进行仿真编程。通过所编软件的可视化仿真界面改变各种参数进行燃气轮机性能仿真。主要目的不仅在于对某型燃机各种工况的重要运行性能数据仿真计算,而且为实现我国船用燃气轮机性能优化设计提供参考。

关键词：三轴燃气轮机热力循环计算可视化仿真

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基于模型的三轴燃气轮机气路故障诊断研究

基于模型的三轴燃气轮机气路故障诊断研究

作者：宋崇明哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着燃气轮机在航空、舰船和能源工业中扮演着越来越重要的角色，它们的安全和高效运行对航空、舰船、电力系统安全性和经济性影响也越来越重要。结构的复杂，工作条件的恶劣，使得燃气轮机极易发生故障。燃气轮机气路故障诊断研究具有... 详细信息

随着燃气轮机在航空、舰船和能源工业中扮演着越来越重要的角色，它们的安全和高效运行对航空、舰船、电力系统安全性和经济性影响也越来越重要。结构的复杂，工作条件的恶劣，使得燃气轮机极易发生故障。燃气轮机气路故障诊断研究具有重要的理论意义和工程应用价值。GT25000型燃气轮机是工业/船用三轴燃气轮机，目前已实现国产化，其改型燃机在国内工业发电以及西气东输等项目中广泛应用。本文以GT25000为原型的三轴燃气轮机为研究对象，围绕基于模型的三轴燃气轮机气路故障诊断进行研究。首先，采用模块化思想，建立了基于Matlab/Simulink的三轴燃气轮机模型，其中考虑了燃气组分，抽气冷却，热物性随温度的变化，容积惯性等因素，保证了模型仿真精度。通过设计点稳态循环热力计算为模型提供必要的仿真参数。模型在设计工况附近动态仿真仿真结果与三轴燃气轮机真实运行情况基本吻合，保证了使用该模型进行燃机气路故障诊断的可信度。其次，参考非线性模型线性化的拟合法，提出对小扰动法建模时的扰动量进行优化的方法，不仅能够提高线性化建模的精度，而且此方法优化时并不改变系统矩阵元素原本的物理意义，优化后的结果可直接应用于状态扩展后的线性气路故障模型的建立。在建立了精确线性模型的基础上，将健康参数增广到系统状态中，建立了可以描述三轴燃气轮机部件性能蜕化的线性故障模型。经过离散化处理，线性故障模型可直接应用于自适应滤波器。再次，分别利用扩展卡尔曼滤波器和强跟踪滤波器对三轴燃气轮机渐变型和快变型气路故障进行诊断，实现了对部分气路部件性能参数的准确跟踪。进一步的仿真结果验证了强跟踪滤波器准确、快速的跟踪性能。在已有的三轴燃气轮机模型和诊断系统测量选择基础上，两种滤波器均只能对部分性能参数实现准确跟踪，但无法完成全部部件健康参数的估计，这里涉及到诊断系统能观性的问题。最后，分别通过基于奇异值分解（SVD）的方法和线性故障模型仿真的方法，对不同气路故障诊断系统的能观性进行了检测和分析，并得到比较一致的分析结果。随后利用不同的诊断系统，进行基于强跟踪滤波器的三轴燃气轮机快变气路故障诊断，诊断结果和能观性检测分析结果基本相符。通过对诊断系统的能观性仿真验证可知，采用合适的诊断系统，其测量对三轴燃气轮机气路部件性能参数变化足够灵敏，则滤波器能够准确跟踪全部气路部件性能参数的变化。

关键词：三轴燃气轮机气路故障诊断线性化卡尔曼滤波自适应滤波强跟踪滤波器能观性