船舶废气透平发电机系统建模与仿真研究

论文摘要

本文主要是针对船舶电站废气透平发电机系统的建模与仿真进行研究。目前船舶电站的发电方式有:独立的重油柴油发电机发电方式,轴带发电机发电方式,废气透平发电机组发电方式。随着船舶电气设备的增加和自动化水平的提高,用电量相应增加,尤以大中型集装箱船舶最为突出。所以,对船舶电能的产生、传递、消耗与其成本必须充分重视。采用废气透平发电机就是以节能为目的,利用主机排放的大量废气,回收这部分能量,最大限度地降低电力成本。本文首先分析了国内外动态和船舶电站仿真模拟器的发展现状,并对计算机仿真和软件的发展应用状况进行了简要介绍。船舶电站是一个独立的电力系统,本文以DMS-2006大型轮机模拟器中船舶电站废气透平仿真系统的研制为基础,综合了其他船舶废气透平发电机的类型特点,首先介绍了船舶电站废气透平发电机的基本构成和实现原理,其目的是对透平发电机有更多的认识和了解,以便更好地对废气透平发电机进行建模与控制。废气透平发电机可分为两部分,一部分为透平发电机组,另一部分为相应的控制系统。接着,本文建立了描述废气透平发电机仿真系统的数学模型。仿真废气透平发电机系统可分为两大部分:一是发电机组,即汽轮机、发电机及其附属设备;二是监视、保护、报警、操作和控制发电机运行的设备。因此,发电机组数学模型也分为两大类:一类是动态数学模型,用来模拟汽轮机、发电机、附属设备和系统动态状态的数学模型;另一类是逻辑和控制的数学模型,用来模拟船舶电站保护、报警、操作和控制的数学模型。最后,实现了对废气透平发电系统的数字仿真。用Visual C++实现废气透平系统各个界面的设计,然后用Matlab/Simulink进行系统仿真,仿真结果分析表明,建立的模型正确,控制性能良好,并具有很强的扩展性、很高的技术可行性和经济可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.1.1 国内外动态
• 1.1.2 发展现状分析
• 1.2 计算机仿真概述
• 1.3 软件发展的概况
• 1.3.1 软件和软件产业的概述
• 1.3.2 软件在仿真领域的应用
• 1.4 本课题的研究内容
• 第2章 船舶废气透平发电机原理
• 2.1 废气透平发电机系统基本构成
• 2.2 废气透平发电机自动调节系统原理
• 2.3 自动调节系统分类
• 2.3.1 直接调节系统
• 2.3.2 间接调节系统
• 2.4 自动调节系统的组成
• 2.4.1 调速器
• 2.4.2 滑阀-油动机机构
• 2.4.3 调节阀和配汽机构
• 第3章 废气透平发电机系统数学模型的建立
• 3.1 建立数学模型思路
• 3.2 废气透平发电机组数学模型
• 3.2.1 汽轮机本体数学模型
• 3.2.2 逻辑和控制系统数学模型
• 3.2.3 控制器数学模型
• 3.3 转速调节系统数学模型
• 3.3.1 转速调节系统示意图、框图
• 3.3.2 转速调节系统的静态特性
• 3.3.3 动态数学模型
• 3.3.4 调速器数学模型
• 3.3.5 发电机数学模型
• 第4章 计算机仿真实现
• 4.1 计算机仿真概述
• 4.1.1 计算机仿真理论
• 4.1.2 计算机仿真工具
• 4.2 废气透平发电机系统仿真界面设计
• 4.2.1 汽轮发电机界面
• 4.2.2 汽轮发电机机旁管路操作界面
• 4.2.3 废气透平发电机机旁操作控制面板界面
• 4.2.4 废气透平发电机组各种程序框图
• 4.3 废气透平发电机系统仿真实现
• 4.3.1 废气透平发电机系统模块仿真图
• 4.3.2 废气透平发电机子系统仿真图
• 4.3.3 废气透平发电机组故障子系统仿真图
• 4.3.4 系统监控仿真图
• 4.4 废气透平系统仿真分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历