燃气轮机半物理仿真系统及其燃油调节性能的研究.pdfVIP

2003全国仿真技术学术会议论文集 燃气轮机半物理仿真系统及燃油调节性能研究 张会生，刘华立，刘永文．苏明 (上海变通大学动力机械与工程教育部重点实验室，上海200030) 摘要：该文给出了燃气轮机系统的数学模型，建立了具有功能分立的半物理实时仿真平台。对WindowsNT下实现实时仿真 应注意的问题进行了探讨，有效地解决了模型计算的实时性以及各系统之间的数据通讯。最后还利用该仿真平台及实际燃 油调节系统进行了燃气轮机动态特性的试验研究，结果与实际系统基本一致。 关键词：半物理仿真；实时仿真；燃气轮机 9 中围分类号：11：391 文献标识码：B 1 引言 容积模块代表的是具有～定容积的流动连接部分。一般 利用计算机仿真技术对燃气轮机进行动态仿真是研究 可忽略容积内流体同外界的传热及进出口的压差，用一个集 燃气轮机动态性能和控制规律的有效手段。将实物引入仿 中参数压力(P)表示容积中气体的平均压力。其中(V)是流 真系统中进行半物理仿真，是实时仿真研究的一个重要方 动连接段的容积，依质量流量守恒条件，得如下压力流量微 面。本文在模块佗建模的基础上，讨论了如何构建一燃气轮 分方程： 机半物理实时仿真平台，并在此平台的基础上对燃气轮机的 7 idP：等(Gl一6：2) 动态特性进行了试验分析。 d￡一r… 2．4转子模块 2燃气轮机数学模型 转子模块描述系统的转动惯性，可表示为如下的微分方 本系统采用一典型的船用三轴燃气轮机进行建模仿真。 程： 模块化模型可按实际系统的物理设备来划分，把单个部件如 压气机、涡轮、燃烧室等作为一个独立模块，并在各流动的连 山=警=△Pr 接段处集中考虑其容积惯性，建立容积环节，消除计算时的 由于容积模块中的压力是状态变量，在动态仿真过程中 迭代，从而可以控制计算时间，实现实时仿真的要求[1：。 的每个积分步长内进行微分方程右函数计算时，各压气机和 21压气机和涡轮模块 涡轮等基本部件模块进出口处的压力是已知的，这样就避免 压气机特性可用如下形式的函数关系表达．一般由特性 了常规模块计算中为使各部件间压力流量平衡而进行的迭 曲线给出： 代。在模型中，不仅考虑了容积惯性，而且在压气机、涡轮模 T2叫P，’．厄J 块计算时采用变比热法，提高了模型的计算精度。 竿=^㈢岩) 3半物理仿真平台结构 ，=^(鲁，岩) 在本系统中，半物理试验采用以上讨论的燃气轮机模型 和机械离心式调速器部件构成闭环回路进行实时仿真。在 涡轮函数形式有类似的特性。 实际燃气轮机系统中，要完成自动调节任务，有以下三种部 22燃烧室模块 件构成：测量部件、调节部件、调节机构”一。测量