微型燃气轮机启动特性的模拟与分析 simulation and analysis for the micro-gas turbine starting characteristic.pdfVIP

第24卷第2期 电力科学与工程 V01．24，No．2 ElectricPowerScienceand 2008年3月 EnIgineering Mar．，2008 微型燃气轮机启动特性的模拟与分析 安连锁，张健，王震，马 辉，张润盘 (华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，河北保定071003) 摘要：以研究微型燃气轮机的启动特性为主要目的，对微型燃气轮机系统进行仿真研究。在simulink仿真 平台上，依据模块化建模方法，建立了微型燃气轮机的动态仿真模型。仿真模型建立在工程热力计算方法 的基础上，考虑了系统部件特性的变化．在仿真程序的基础上，分析研究了微型燃气轮机的启动特性，结 果可为系统的设计，控制和运彳-Y$t供指导． 关键词：微型燃气轮机；启动特性；模块化建模；仿真 文献标识码：A 中图分类号：TK472．6 过渡过程中，在转子体上有一不平衡功率来使 0 引 言 转子加速或减速。转子加速时的剩余扭矩为 目前，全世界都在大力推动第二代能源系统的 尥=蠢等 (2) 建设u1。其中，设备的小型化、微型化，冷热电联 式中功转子的转动惯量，kg·m2／s；n为转速，r／s： 产化和环保则代表着能源技术发展的重要方向：分 r为时间，s。 布式供电技术的兴起与冷热电联产系统的发展。在 1．2容积惯性 冷热电联产系统中，微型燃气轮机带动发电机产生 实际上，在动态过程中流动的不平衡总是存在 电能，其排气可作为吸收式制冷系统的驱动热源。 的，只是相对于转速而言，其趋于平衡的速度更 因而对微型燃气轮机进行仿真研究具有重要意义。 快。对于微型燃气轮机来说，容积惯性对机组工作 本文将建立能够反映微型燃气轮机启动特性的仿真 时候的影响是很小的，因而在大多数情况下可以忽 模型。在分析简化微型燃气轮机的热力学方程的基 略。对于本课题研究的微型燃气轮机来说，不考虑 础上，确立微型燃气轮机动态数学模型脚；依据系 容积惯性的影响，不会产生大的误差。 1．3燃烧室和透平之间的热部件不稳定传热 统的动态数学模型，基于MATLAB的面向对象技 术，建立系统的仿真模型例；在仿真基础上，对微 按照集中质量处理方法建立对气道热交换的微 型燃气轮机系统的启动特性进行分析。 分方程，主要假定是：认为气道进口温度矗与出口 温度《沿气道长度在过渡过程中是线性或是按某个 1 微型燃气轮机动态方程 一定规律分布的。气道金属表面本身具有一个平均 温度‘，整个热交换过程由燃气的平均温度和气道 1．1转子的转动惯量 金属表面的平均温度的差值所决定。 转子(连同由它机械传动的所有转动质量)是 气道金属表面所吸收的热量等于燃气温度降低 微型燃气轮机动态过程中最主要的蓄能部件。在平 的热量变化，即有以下方程 衡状态下，微型燃气轮机的有效功率 鲥l学一‘l_G嘲(《一￡) (3) M=坼一M一帆 (1) 式中坼为透平输出功率，w；M为压气机消耗功 鲥【譬一t,}=A3pc誓 (4) 率，W；眠为轴系摩擦消耗功率，w。 式中a为放热系数，W／(m2·℃)；彳为热交