船舶主汽轮机模块化建模方法及实验研究.pdf

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1、第37卷第12期2015年12月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．37，No．12Dec．，2015船舶主汽轮机模块化建模方法及实验研究李东亮1，耿江华1，程刚1，李睿2，刘晓明3(1．海军工程大学，湖北武汉430033；2．中国人民解放军92132部队，山东青岛266000；3．华能伊敏电厂，内蒙古呼伦贝尔021134)摘要：将某船舶主汽轮机作为研究对象，充分考虑船舶汽轮机的结构特性，基于机理建模原理对船舶汽轮机进行模块划分。在MINIS仿真平台上搭建汽轮机的仿真模型，并对其进行稳态实验和动态实验，其中动态试验包含升速过程

2、和减速过程。仿真结果表明，该模型具有较好的准确性，且动态趋势合理，与汽轮机的实际运行状态相符。关键词：主汽轮机；稳态仿真；动态仿真中图分类号：THl37文献标识码：A文章编号：1672—7649(2015)12—0079—04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2015．12．016ModelingmethodandsimulationexperimentsofmainsteamturbineofshipLIDong-lian91，GENGJiang-hual，CHENGGan91，LIRui2，LIUXiao—min93(1．Nava

3、lUniversityofEngineering，Wuhan430033，China；2．No．92132UnitofPLA，Qingdao266000，China；3．HuanengYiminPowerPlant，Hulunbeier02134，China)Abstract：Inthispaper，consideringthestructurecharacteristicsofsteamturbine，amainsteamturbineastheresearchobjectwasmodeledandsimulated．Basedonthesimulatio

4、nplatformofMINIS．thesimulationmodelofturbinewassetupfortllestaticexperimentsanddynamicexperiments．r11ledynamicexperimentsincludespeedtestanddecelerationtest。鸭esimulationresultsshowthatthemodelhashighaccuracyanddynamictrendisreasonable．ThesimulationmodeliSconsistentwit

5、ltheactualrun

6、ningconditionofsteamturbine．Keywords：mainsteamturbine；staticsimulation；dynamicsimulation0引言船舶动力装置是船舶航行运输的关键设备，是船舶的动力核心。目前，主要的船舶动力装置仍然是蒸汽轮机。舰船主汽轮机主要功能是利用蒸汽推动汽轮机转子做功，将热能转化成机械能¨‘21。通过转轴带动螺旋桨转动，以改变船舶的航速和航向。目前，对于汽轮机这个典型工业对象，建模方法大致可分为2种：机理建模推导法和实验测量确定法¨。。这两类方法目前都存在一些问题，机理建模推导法表现在计算过程复杂、繁

7、琐。而实验测量法相应减少了一些计算量，但需要进行大量测量工作，且精度较差"。。。为得到适合船舶主汽轮机的仿真模型，真实反映各个工况下的汽轮机转速的变化规律，本文基于机理建模的原理，对汽轮机进行模块划分。并采用集总参数法，从热力学角度对汽轮机进行分析，建立数学模型，并对汽轮机在不同工况下进行仿真实验。1仿真对象和仿真模型1．1仿真对象主汽轮机分为高压汽轮机、低压汽轮机和倒车汽轮机3部分，如图1所示。高压汽轮机属于内旁通式舰用主汽轮机，由双列复速调节级、冲动式全速级和冲动式低速级构成；低压汽轮机由2个冲动式汽轮机同轴对称布置，从两端进汽、中间排汽。收稿日期：20

8、14—12一叭；修回日期：2014—12—14作者简介：李东亮(1981一)，男，讲师，主要研究方向为蒸汽动力装置建模与仿真。·80·舰船科学技术第37卷蒸汽先在高压汽轮机中做功，然后经管路引入低压汽轮机做功。高压汽轮机的低速级只在动力装置低工况时投人工作，以提高汽轮机的效率；在动力装置高工况时，蒸汽再调节级做完功后，将通过开启的内旁通阀绕过低速级直接进人全速级做功。倒车汽轮机由2个双列复速级同轴对称布置，位于低压汽轮机的内侧，中间进汽。倒车汽轮机运行时，主汽轮机和螺旋桨反向旋转，螺旋桨产生与正车航行相反的推力，可以使舰体逆向航行或使正在左右航行的舰体快速停

9、止。主汽轮机以主过热蒸汽为工作蒸汽，在主汽轮机中做完