双燃料燃气轮机控制策略仿真研究

来源 :哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所   | 被引量 : 0次 | 上传用户:woyaoxiazai88
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随着海洋石油勘探采集技术的发展,世界各国对海上石油钻井平台的需求逐步增大。而作为海上平台电力主要来源的燃气轮机,以其功率密度大、启动速度快、大气污染小,以及燃料可就地取用等优点,成为了各国在建设安全、稳定、高效的海上平台发电系统时最优先考虑的动力单元。
  近几年来,某型三轴燃气轮机在舰船推进、天然气管道运输和地面厂站发电等领域均有了广泛地应用,为海上平台电力系统电源模块原动机的研发积累了大量的试验数据与实践经验。而随着海上平台电网对优质、稳定的电力能源需求的增加,对燃气轮机发电机组发电品质的要求以及燃料实时切换的需求也相应地提高与增大。通过消化吸收以往单燃料机组的仿真结果与实机试验数据,并与多种控制策略系统模型的仿真数据项结合,最终设计实现满足控制要求的转速控制器与燃料切换控制系统,对燃气轮机发电机组控制系统的性能指标的提升以及海上平台发电系统电源模块的优化都具有重要意义。
  本文以某型三轴燃气轮机技术参数为基础,参考船用某型燃气轮机相关技术性能,于MATLABSimulink仿真平台上建立了双燃料燃气轮机仿真模型。并根据海上平台燃气轮机发电机组的性能指标要求,研究并制定了双燃料燃气轮机动力涡轮转速控制算法与双燃料切换控制策略。通过分析分段式PID算法、模糊PID算法与自适应神经网络模糊推理(ANFIS)PID算法。构建出每种算法对应的燃机动力涡轮转速控制器,随后针对运行在0.2与0.85工况的双燃料燃气轮机,分析比较每种PID调节算法在负载发生波动时的动力涡轮转速调节效果,并最终选出控制性能指标较为理想的控制算法;基于国外Z、S、G三种型号双燃料机组的燃料切换控制系统实机数据,逆推各机组相应的燃料切换控制策略,构建数字仿真模型,并对处于0.2与0.85工况的双燃料燃气轮机的燃料切换过程进行数字仿真研究。最后对三种型号机组的燃料切换性能进行比较与分析。
  本课题的研究结果可为海上平台燃气轮机发电机组控制系统的研制与验证过程提供一定程度的参考与借鉴。
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