舰船燃-蒸联合循环的稳态与动态特性分析

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1、201年第37蓬第3嬲Vo)37No3Jun2011舰船燃一蒸联合循环的稳态与动态特性分析杨东’，李淑英，苗安利，王志涛(1．海军驻西安地区航空军事代表室，西安710021；2．哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，哈尔滨150001)摘要：燃气一蒸汽联合~(COGAS)是提高燃气轮机经济性有效途径之一对舰船燃一蒸联合循环系统建立了数学与仿真模型，对其性能进行分析。由分析结果可知，在高或低工况下，燃气轮机采用燃一蒸联合循环后，其效率都显著提高。关键词：燃气～蒸汽联合循]~；(COGAS)；燃气轮机；性能；仿真SteadyandDynamicPerform

2、anceAnalysisoftheMarineGas—．steamCombinedCycleYANGDong，LIShu—ying2MIAOAn—li，WANGZhi—tao!，(1．NavalAviationCustomerRepresentativeOficeinXiall，Xian710021，China；2．CollegeofPowerandEnergyEngineering，HarbinEngineeringUniversity，杨东(1961)，男，高级工程师，主要Harbin150001，China)从事舰船燃气轮机研究工作。Abstr

3、act：Gas—steamcombinedcycle(COGA5Jisanefectivewaytoimprovethe收稿Et期：2011一O1一O4economyofgasturbine．Them~hematwsandsimulationmodelwerebuilt．rthegas—steamcombinedcyclesystem．Thepe咖rmanceofthesystemwereanalyzed．TheresultshowthattheefficiencyofthegasturbineisimprovedsigniJicantlybyu~i

4、nggas—steamcombinedcycleunderhighorlowcondition．Keywords：gas—steamcombinedcycle；gasturbine；performance；simulation0引言目前，燃气轮机在世界船舶上大量使用，并因可以提高经济性而气轮机排出的燃气加热废气锅炉中的水，在完成余热受到越来越多的重视。在能源危机之后，余热锅炉～回收后排人大气。在废气锅炉中，水由除氧器经给水透平发电和推进系统的余热回收成为船舶动力装置泵进入经济器，在其中加热到接近或达到饱和温度，最有效的1种节能措施I’I。因此，对船舶

5、燃气一蒸汽联合循环(COGAS)进行研究和性能分析，可以为其在进入蒸发器中蒸发，并在过热器中过热到额定参数，中目船舶中的实际应用提供一定的参考1。然后进入蒸汽轮机作功；作功后的乏汽排人冷凝器凝结，再由凝水泵将其排人除氧器加热、除氧后，经给水1舰船COGAS装置工作原理泵送入废气锅炉。在蒸汽轮机中有时还设置1个撤汽COGAS装置循环系统原理如图1所示。利用燃点，将部分蒸汽抽出用于船上牛活12I。桶东箬：舰船燃一蒸联盆循环硇稳态与动态籀瞧分析己6／己73COGAS的特性分析影响COGAS机组变工况性能的因素很多，主要包括机组负荷、环境条件(包括大气温度、

6、大气压力和大气湿度)、机组燃料、余热锅炉蒸汽循环方式、燃气轮机进出口压损等【41。本文以燃气轮机的负荷变化为变量研究COGAS的稳态与动态特性。3．1COGAS的稳态性能分析：COGAS总体设计的首要工作就是进行COGAS冷总体性能分析，得到燃气轮机在设计工况及变工况下图1COGAS装置循环系统原理的余热锅炉所能产生的蒸汽流量、温度、压力以及汽轮机发出的功率等。因此，利用所编制COGAS整体2舰船COGAS的仿真建模仿真软件，进行COGAS稳态特性仿真分析，为国外开发出ASPENPLUS一类的专门用于联合循COGAS总体设计提供设计基础。环仿真的平台

7、，以及GTPro和GTMaster等专门用来进在燃气轮机设计点即100％负荷工况下进行行燃气轮机联合循环发电机组的方案设计和性能计算COGAS性能分析，结果见表1。表中机组主要参数的(包括变工况计算)的软件。国内对舰船COGAS研究得仿真计算值与额定设计参数的相对误差都不超过很少圈，原因是没有通用仿真软件平台。为此，本文以2％；若要进行其他负荷工况下的稳态计算，只要将负Matlab／Simulink作为仿真平台，采用微分方程的方法，载输入量改成相应的负荷即可。因此，用部件通用仿对COGAS进行建模和仿真，并深入了解其稳态与动态真模块搭建的COGAS系

8、统整体模型能够较好地满特。模块化仿真是近l气机足稳态仿真的要求。燃气轮机{燃烧室年来发展起来的1种计l涡轮算