【摘要】：主推進(jìn)汽輪機(jī)組是艦船動(dòng)力系統(tǒng)的核心部件,結(jié)構(gòu)和熱力過程復(fù)雜,工況變化頻繁,隨著近幾年自動(dòng)化程度和制造技術(shù)的發(fā)展,對(duì)機(jī)組設(shè)計(jì)和操作人員以及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的要求越來越高,只著眼于培訓(xùn)功能的仿真模型已不再能夠滿足當(dāng)今的需求。針對(duì)這一現(xiàn)狀,本文以艦船主推進(jìn)汽輪機(jī)組為研究對(duì)象,基于SimuWorks仿真支撐平臺(tái),建立適用于操作訓(xùn)練及運(yùn)行特性分析的仿真模型。全文開展了以下研究工作:(1)分析建模仿真技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)行特性,根據(jù)模塊化建模方法將汽輪機(jī)組分為汽輪機(jī)本體,推進(jìn)軸系,凝汽系統(tǒng),除氧設(shè)備,調(diào)節(jié)閥和管道流網(wǎng)幾個(gè)部分,運(yùn)用集總參數(shù)法建立模塊相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型;(2)在SimuWorks仿真平臺(tái)建立艦船主推進(jìn)汽輪機(jī)組整體模型,經(jīng)過多次特性參數(shù)調(diào)試,確定模型初始特性參數(shù),將100%工況、75%工況、50%工況以及30%工況下的主蒸汽壓力、流量、機(jī)組輸出功率、推進(jìn)軸轉(zhuǎn)速、冷凝器真空度、凝水溫度、循環(huán)水溫度等狀態(tài)參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證模型的靜態(tài)精度;(3)分別對(duì)艦船全速工況、倒車工況、降工況擾動(dòng)、循環(huán)水流量擾動(dòng)以及除氧閥門擾動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。監(jiān)測機(jī)組主蒸汽壓力、溫度及流量、級(jí)組輸出功率、推進(jìn)軸轉(zhuǎn)速、冷凝器壓力、凝水溫度、循環(huán)水溫度以及除氧壓力等重要參數(shù)的動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果,驗(yàn)證模型動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。為進(jìn)一步驗(yàn)證模型可信度,運(yùn)用AHP-云評(píng)估仿真模型置信度;(4)針對(duì)該艦船巡航經(jīng)濟(jì)性較差的問題分析機(jī)組運(yùn)行方式特點(diǎn),基于仿真模型建立機(jī)組熱耗率計(jì)算模塊。在給定工況的可行壓力范圍內(nèi),采用磷蝦群算法尋找機(jī)組變工況運(yùn)行時(shí)熱耗率最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力,并通過試驗(yàn)驗(yàn)證該壓力點(diǎn)熱耗率低于廠家提供的設(shè)計(jì)壓力點(diǎn)的熱耗率,即該方法求得的最優(yōu)初壓能達(dá)到機(jī)組優(yōu)化的目的。據(jù)此給出了優(yōu)化后的滑壓運(yùn)行曲線。試驗(yàn)及評(píng)估結(jié)果表明該仿真模型具有良好的動(dòng)靜態(tài)仿真精度和可信度,不僅可以用于培訓(xùn)還可以用于機(jī)組運(yùn)行特性分析,為機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供參考。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U674.7
【圖文】：

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第 2 章 艦船汽輪機(jī)組建模基本理論及方法明確建模對(duì)象，選定建模方法是建立合理有效的模型的前提，本章將基于對(duì)象與建模原則確定建模方法及基本的理論依據(jù)，為數(shù)學(xué)模型的建立奠定基.1 艦船主推進(jìn)汽輪機(jī)組介紹如圖 2-1 所示為主推進(jìn)汽輪機(jī)組運(yùn)行原理圖。主過熱蒸汽經(jīng)高壓汽輪機(jī)對(duì)出機(jī)械功后排出，通過連通管的引導(dǎo)，流入汽輪機(jī)的低壓汽輪機(jī)繼續(xù)推動(dòng)葉功。機(jī)械功通過傳動(dòng)軸系以及減速裝置推動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，而汽輪機(jī)末級(jí)排出汽則進(jìn)入凝汽器內(nèi)由循環(huán)水冷凝成水，由于凝水中含有大量的氧氣和其他不氣體，對(duì)管道等腐蝕很大，需要經(jīng)過除氧器除去這些氣體后重回日用水柜

圖 2-2 模塊化建模過程參數(shù)法參數(shù)法是建模時(shí)為了簡化分布參數(shù)環(huán)節(jié)的計(jì)算過程，將分布參為可以用數(shù)學(xué)公式表述的集中參數(shù)環(huán)節(jié)，這個(gè)系統(tǒng)中的工質(zhì)參勻的，用其中的一點(diǎn)即可代替整個(gè)模型的參數(shù)變化率。該種方分布式參數(shù)模型相比，具有解析方便，模型簡潔，求解容易，非常適合建立全工況模型[25]。模型的理論基礎(chǔ)及常用工質(zhì)熱力性質(zhì)學(xué)模型理論基礎(chǔ)主推進(jìn)汽輪機(jī)組具有非常復(fù)雜的熱力學(xué)過程，涉及到流體力學(xué)學(xué)等多學(xué)科的理論，但其建模的基礎(chǔ)還是三大守恒定律，即以及動(dòng)量守恒。在熱力系統(tǒng)中，工質(zhì)參數(shù)的變化表達(dá)式常常為在建模計(jì)算時(shí)，求解十分困難。因此常通過假設(shè)，運(yùn)用集總參

圖 2-3 用于質(zhì)量守恒的微元體( )t y 元流體密度，3kg m ； 為微元流體流速，為時(shí)間，s。程變?yōu)槌Ｎ⒎址匠�，�?duì)式（2-1）積分，并式（2-2）：1 2dmw wdt 元流體內(nèi)的瞬時(shí)總質(zhì)量，kg ；1w ，2w 表示

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本文編號(hào)：2748023