船用三轴燃气轮机起动特性研究.pdf

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1、第32卷第8期2010年8月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．32，No．8Aug．，2010船用三轴燃气轮机起动特性研究栾永军，孙鹏，俞世康(中国船舶重工集团公司第七。三研究所，黑龙江哈尔滨150036)摘要：以某型船用三轴燃气轮机为研究实例，对其动态性能中的起动特性进行了较为深入的研究。建立了燃气轮机稳态数学模型，并以此为基础用Matlab软件开发出其稳态仿真模型。在稳态仿真模型的基础上，采用准稳态的方法对起动过程进行仿真，最终得到了起动过程各个物理参数的变化。把仿真结果与实验结果比较，仿真结果可以较好地反映起

2、动过程的机理，表明了建模的合理性和正确性。对起动仿真模型进行分析，可为真实燃气轮机装置的改进提供参考。关键词：燃气轮机；起动过程；仿真中图分类号：U664．131文献标识码：A文章编号：1672—7649(2010)08—0105—06DoI：10．3404／j．issn．1672—7649．2010．08．021AnalysisofstartbehavioroftriaxialmarinegasturbineLUANYong-jun，SUNPeng，YUShi—kang(The703ResearchInstituteofCSIC，Harbin15

3、0036，China)Abstract：Taketheexampleoftriaxialmarinegasturbine，welucubratethecharacteristicsofthestartingprocessinthispaper．Inthispaper，weestablishthesteadystatemathematicsmodelofgasturbine．Thenwebuildupthesteadystatesimulationmodelbymatlabthatbasedonthemathematicsmodel．Basedont

4、hesteadystatesimulationmodel，wesimulatethestartingprocessbythemethodofbenchmark—steady．Thenwegetthevarietyofphysicalparameterinstartingprocess．Comparedwithexperimentdata，simulationcanwellreflectthemechanismofstartingprocess．Soitcanbeprovedthatthesimulationmodelislogicalandcorr

5、ect．Atlast，weanalysedthestartingprocesssimulationmodel．Itcaninstructtheimprovementofactualgasturbine．Keywords：gasturbine；startingprocess；simulationO引言对舰船实际调查可知，在许多现役舰船中，动力装置往往由几台燃气轮机机组组成。如果要使舰船燃气轮机正常运行就必须经历从静止状态加速到慢车状态的过程，也就是起动过程。起动性能的优劣直接影响到舰船机动性能的好坏。例如，发生紧急情况，停泊在港口的舰船需要立刻出港，

6、保证燃气轮机成功快速地起动就显得非常重要。如果在处理紧急情况时，舰船起动性能不佳，贻误时机，可能会造成巨大损失。由此可见，研究舰船燃气轮机的起动特性具有重要的现实意义。起动过程研究的目的在于提高燃气轮机起动特性的品质，使机组能顺利地进入慢车阶段，为机组可靠、经济的运行奠定基础。1某型船用三轴燃气轮机起动过程某型船用三轴燃气轮机采用的是起动电机带动低压转子起动。如图l所示，某型船用燃气轮机起动过程可分为A，B，C3个阶段。图中：Z。为起动电机产生的扭矩；Z为涡轮产生的扭矩；t为燃气轮机阻力矩；n。为燃气轮机点火转速；n“为涡轮产生的扭矩与阻力矩收稿日

7、期：2010—04—20作者简介：栾永军(1983一)，男，工学硕士，助理工程师，研究方向为燃气轮机控制、仿真与优化。·106·舰船科学技术第32卷l阶段^酚段B阶段C≯＼跏Z一一髫弋_——_，一≯，k，l“ntkn图1燃气轮机起动过程力矩图Fig．1Momentofgasturbinestarting—process第一次平衡转速；nt为起动电机脱开转速；n。为慢车转速。起动过程A，B，C3个阶段对应的方程如下：1)阶段A(品)2机警叫。一等。㈩式中：Ⅳ。为起动电机的输出功率；N。。为低压压气机消耗的功率；叼。为低压压气机的机械效率；L为低压转子

8、的转动惯量。当转速达到点火转速乃。时，在燃烧室中喷入燃油并点燃，涡轮发出功率札，，进入下一阶段。2)阶段B(孟)2饥訾吨+