船用凝汽器的数学模型与动态仿真张永生.pdf

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1、第32卷第10期2010年lO月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．32，No．10Oct．，2010船用凝汽器的数学模型与动态仿真张永生，马运义，唐滢，王强(中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064)摘要：为满足船用小型凝汽器快速实时仿真的需要，根据凝汽器的工作原理和基本的质量、能量守恒方程进行了合理假设，建立了船用小型凝汽器的动态数学模型，借助Matlab／Simulink仿真平台对其进行了动态特性仿真。结果表明，凝汽器各个参数的变化趋势与理论变化趋势一致，可以满足

2、凝汽器动态特性实时仿真的要求。该数学模型可与蒸汽发生器模型、汽轮机模型等一起构成船舶热力系统仿真平台。关键词：凝汽器；数学模型；动态特性；实时中图分类号：TKl72文献标识码：A文章编号：1672—7649(2010)lO一010l一03DoI：10．3404／j．issn．1672—7649．2010．10．026MathematicmodelofamarinecondenserandthedynamicsimulationZHANGYong—sheng，MAYun—yi，TANGYing，WANGQ

3、iang(ChinaShipDevelopmentandDesignCenter，Wuhan430064，China)Abstract：Inordertomeettheneedoffastrealtimesimulationofasmallmarinecondenser。thedynamicmathematicmodelofasmallmarinecondenserispresentedaccordingtoitsworkingprincipleandthemassandenergyconservati

4、onequationsaswellassomereasonableassumptions．Matlab／Simulinkmoduleisusedforthedynamiccharacterssimulationofcondenser．Resultshowsthatthedynamictrendofmainparametersofthecondenserisconsistentwiththetheorytrend，andcansatisfytheneedofrealtimesimulationofthed

5、ynamiccharactersofcondenser．Thepresentedmodelofasmallmarinecondensercouldconstitutethesimulationplatformofmarinethermalsystemwithsteamgeneratormodel，turbinemodel，andSOOn．Keywords：condenser；mathematicmodel；dynamiccharacters；realtime0引言凝汽器是汽轮发电机组的主要辅助设备，在热

6、力循环系统中起着冷源的重要作用。研究并掌握凝汽器的动态特性，能为凝汽器控制系统的设计提供可靠的依据。国内外学者进行了大量的研究，提出了各种不同的凝汽器数学模型。文献[1—5]根据凝汽器的结构与工作原理，建立了凝汽器的集总参数动态数学模型，运用计算机仿真技术进行了凝汽器的动态特性研究，集总参数模型能保证具有一定的静态精度和良好的动态响应特性。王武超等∞1应用移动边界法建立了凝汽器的分布参数动态数学模型，该模型体现了凝汽器内各相区长度随时间的变化，适合于系统级的仿真研究；薛若军等¨1给出了适用于核动力装置的

7、凝汽器动态数学模型，可对正常工况和事故工况进行仿真，适用于整个仿真范围。国外学者也提出了不同用途的凝汽器数学模型；T．W．Botsch等¨1提出了工业壳管式凝汽器数学模型；M．R．Malin一1提出了一种船用凝汽器的CFD模型。P．K．Bansal等¨叫建立了一种套管式凝汽器数学模型，并利用该数学模型进行了参数优化，减少了凝汽器的重量。本文针对船用小型凝汽器的结构特点与工作原理，在传统火电厂凝汽器的动态数学模型旧。1的基础上，进行了适应性的简化。并运用Matlab／Simulink仿收稿日期：2009—

8、12—16；修回日期：2010一Ol一04作者简介：张永生(1982一)，男，博士研究生，主要研究方向为核动力装置的控制与仿真技术。·102·舰船科学技术第32卷真平台对凝汽器变工况和事故工况进行了仿真研究，得出了相应的结论。1船用小型凝汽器的动态数学模型船用小型凝汽器采用抽气器作为抽气设备，而大型火电厂凝汽器为了维持较高的真空度，采用真空泵作为抽气设备。本文旨在建立一种适用于船用小型凝汽器的简化模型，以实现凝汽器的实时快速仿真。因此，在传