燃气轮机仿真体系与研发信息化建设方案

燃气轮机系统建模与性能分析摘要：燃气轮机机组具有超强的北线性，人们掌握它的具体实施工作过程运行规律是很难得。

在我过电力工业中对它的应用又不断加强。

为了更加透彻的解决这个问题，本文将通过建立燃气轮机机组系统建模及模拟比较研究机组设计和运行中存在的问题，从而分析它的性能。

关键词：燃气轮机；系统建模；性能1模拟对象燃气轮机的物理模型在标准IS0工况条件(15℃101.3kpa及相对湿度60%)下，压气机不断从大气中吸入空气，进行压缩。

高压空气离开压气机之后，直接被送入燃烧室，供入燃料在基本定压条件下完成燃烧。

燃烧不会完全均匀，造成在一次燃烧后局部会达到极高的温度，但因燃烧室内留有足够的后续空间发生混合、燃烧、稀释及冷却等复杂的物理化学过程，使得燃烧混合物在离开燃烧室进入透平时，高温燃气的温度己经基本趋于平均。

在透平内，燃气的高品位焙值(高温、高压势能)被转化为功。

1.1燃气轮机数值计算模型与方法本文借助于 GateCycle软件平台，搭建好的燃气轮机部件模块实现燃气轮机以上物理模型的功能转化，进行燃气轮机的热力学性能分析计算的。

在开始模拟燃气轮机之前，首先对燃气轮杋部件模块数学模型及计算原理方法进行简单介绍。

1.2压气机数值计算模型式中，q1、q2、ql分别为压气机进、出口处空气、压气机抽气冷却透平的空气的质量流量；T1*、 p1*分别为压气机进出口处空气的温度、压力；T2*、 p2*分别为压气机出口处空气的温度、压力ηc 、πc分别为压气机绝热压缩效率，压气机压比γa 为空气的绝热指数；ρa为大气温度；∅1为压气机进气压力损失系数ιcs 、ιc分别为等只压缩比功和实际压缩比功i*2s、i*2、i*1分别为等只压缩过程中压气机出口处空气的比焓，实际压缩过程中压气机出日处空气的比烩和压气机进日处空气的比焓；当压气机在非设计工况下工作时，一般计算方法是将压气机性能简单处理编制成数表，通过插值公式求得计算压气机的参数，即在压气机性能曲线上引入多条与喘振边界平行的趋势线，这样可以把压比，流量，效率均视为平行于喘振边界的等趋势线和转速的函数。

基于平台关键设备(燃气轮机发电机组)数据采集及远传在信息化建设的应用摘要：燃气轮机发电机组作为海上平台的关键设备，其可靠性是保证其正常运行的基础，直接关系到设备、人员的安全及公司的经济效益。

燃气轮机发电机组远程数据采集及状态监测系统的核心目的是：通过先进的技术手段，以最小的投资改善发电机组的技术服务质量，提高技术服务水平以及生产管理水平。

为此在目前成熟的现代化网络技术基础上，利用计算机通讯网络和INTERNET网络，远程获取燃气机组运行数据，在远程诊断及专家支持中心进行数据存储、分析和智能诊断。

关键词：燃气轮机；远程诊断；数据采集；数据远传；DCS；PLCTheApplicationsoftheConstructionofInformationTechnologyBasedonthePlatformKeyEquipment(gasturbinegeneratorsets)DataA cquisitionandRemoteZhouWeiKeywords:Gasturbine;Remotediagnostics;Dataacquisition;Remote datatransmission;DCS;PLC一、系统组成介绍燃气轮机发电机组是一种将热能转换为电能的动力输出装置，在过去几十年中取得了很快的发展，参与联合循环的燃气轮机能达到更高的热效率，在海上平台上的应用越来越广泛。

（一）数据采集（二）机组数据确定对系统中不同的主机和网络系统进行有效的管理，随时了解整个网络系统配置和分布，显示当前系统和网络设备的运行状态，自动进行故障检测、关联和解决，进行网络流量分析和统计，提前检测系统和网络可能出现的故障并及时处理。

根据诊断分析的情况，对测点表中的数据项进行核对，分析统计表中数据项与EMS系统及PLC控制器系统中数据项的差异性，排查设备运行中存在的问题。

故障管理的主要为：故障检测，在正常操作中，通过执行监控过程和生成故障来检测。

低热值合成气燃气轮机仿真系统的设计与验证*张波穆延非陈新明闫姝史绍平(煤基清洁能源国家重点实验室(中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司))摘要：以国内首台天津整体煤气化联合循环电站关键设备低热值合成气燃气轮机为研究对象，通过机理分析等手段，搭建了针对该燃气轮机的仿真系统。

介绍了该仿真系统模型的结构。

通过对比不同燃料不同负荷的稳定运行工况下，以及燃料切换的动态过程下，燃气轮机仿真系统与现场实际测试的数据，得出稳定工况下，仿真系统与实际运行参数误差小于5%,动态过程下主要运行参数如燃气轮机负荷，平均误差小于1%,最大误差小于10%。

表明搭建的低热值合成气燃气轮机仿真系统能够实现准确对现场燃气轮机运行过程的仿真。

关键词：整体煤气化联合循环；合成气；燃气轮机；仿真系统；燃料切换；人员培训中图分类号：TK479文章编号：1006-8155-(2021)02-0073-06文献标志码：A DOI：10.16492/j.fjjs.2021.02.0010Design and Validation of the Simulation System of LowHeating Value Syngas Gas TurbineBo Zhang Yan-fei Mu Xin-ming Chen Shu Yan Shao-ping Shi(State Key Laboratory of Coal-Based Clean Energy(Huaneng Clean Energy Research Institute))Abstract：A simulation system of low heating value syngas gas turbine which is the key equipment of first integrated coal gasification and combined cycle power plant in Tianjin,China has been constructed by mechanism analysis.This gas turbine simulation system is introduced in this paper.By comparing the data of the gas turbine system and the actual test operation un­der the steady operating conditions of different fuels and different loads and the dynamic process of fuel changeover,it is con­cluded that the main error between the simulation system and the actual operation under steady operations is less than5%.For the operating parameters under dynamic process such as gas turbine load,the average error is less than1%and the maximum error is less than10%.This comparison validated that the gas turbine simulation system can simulate accurately the gas tur­bine operation process.Keywords:Integrated Gasification Combined Cycle(IGCC);Syngas;Gas Turbine;Simulation System;Fuel Changover*基金项目：国家重点研究开发计划(2016YFE0102500)・73・0引言2012年11月6日，我国首座、世界第6座大型整体煤气化联合循环(IGCC)电站——天津IGCC 示范电站投产发电［l ］o 与传统燃煤电厂相比，IGCC 作为多种设 备、多项技术集成(包括空分装置、煤气化及净化系统、 燃气轮机、余热锅炉以及蒸汽轮机等)的一个复杂系统［2-3］,对于运行人员技术知识、操作水平、事故分析和 处理能力等方面的要求都很高，也对运行人员的技术培训提出了更高的要求。

船用燃气轮机发电系统建模与仿真分析发布时间：2021-05-14T07:00:32.554Z 来源：《中国科技人才》2021年第8期作者：杨俊丁思淼姜庭秀[导读] 燃气轮机是综合了蒸汽轮机和内燃机两种机械长处的一种新型动力机械。

它因为占地较小，耗水量小，排气污染轻，运行平稳且振动较小，易大型化，所以发展较为迅速，成为航空航天、航海及陆上交通、工业发电等领域的重要动力设备。

新大洋造船有限公司江苏扬州 225107摘要：船用燃气轮机发电系统是把船舶推进系统和电力系统融为一体，将全船所需要的能量以电力的形式集中提供，统一调度、分配和管理，是未来船舶动力系统发展的趋势。

研究船用燃气轮机发电系统，对我国船舶动力装置的发展有着重要的意义。

关键词：发电系统，船舶燃气轮机，建模分析1前言燃气轮机是综合了蒸汽轮机和内燃机两种机械长处的一种新型动力机械。

它因为占地较小，耗水量小，排气污染轻，运行平稳且振动较小，易大型化，所以发展较为迅速，成为航空航天、航海及陆上交通、工业发电等领域的重要动力设备。

燃气轮机属于典型的旋转机械，是依靠转子旋转运动进行工作的机器，转子——轴承系统是其最基本，也极其重要的部件。

燃气轮机常常因为转子出现各种不同形式的故障而影响正常工作，甚至由于严重故障而造成机毁人亡的重大事故，造成的经济损失不可估量。

因此，在有条件进行简单故障模拟试验以及获得某个故障的现场故障数据时，可以对仿真结果验证，并可以指导建立的简化模型修改完善，使其更加接近实际系统，从而对更为复杂，不适合试验模拟的故障进行仿真分析，提高仿真的精度和与实际系统的接近程度。

2船用燃气轮机发电的优势发电模块通常选用燃气轮机、柴油机作为原动机，特别是具有高性能的船用燃气轮机发电模块应用在大、中型船舶上更能体现综合全电力系统的优越性。

美、英两国是综合全电力系统的主要倡导者和实践者，同时又在船舶燃气轮机领域内占有主导地位，经多年发展已具有了其优化的、性能先进的燃气轮机产品系列设计和制造能力，在燃气轮机发电技术方面处于领先地位。

摘要微型燃气轮机发电系统的建模与仿真摘要微型燃气轮机具有重量轻、适用燃料广、清洁、低噪声、寿命长、运行成本低等优点，适合于分布式能源供应系统，是第二代能源供应系统的主要发展方向。

本文根据微型燃气轮机发电系统的动态特性，考虑基本的/V f和PQ控制策略，采用正弦脉宽调制逆变器，以“统一”模块化思想建立了微型燃气轮机发电系统的整体模型，并采用MA TLAB软件，在动态负荷条件下对该微型燃气轮机发电系统进行仿真，分析了微型燃气轮机与负荷之间的相互影响。

仿真结果表明，当微型燃气轮机发电系统遇到负荷扰动时，汽轮机的转速有所下降；但在负荷扰动去掉后，微型燃气轮机的转速和燃料流量都能迅速恢复到额定状态，并且整个过程转速和燃料流量都维持在额定值附近。

由此可知构建的系统模型的动态特性符合实际，为进一步研究微电网中各种分布式电源之间的协调控制奠定了基础。

关键词：微型燃气轮机；发电系统；正弦脉宽调制；动态仿真燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractMicro turbine are featured by their lightness in weight, adaptability to many kinds of fuel, cleanliness, low noisiness longevity, low operational cost and suitability for application in distributive power supply systems, therefore representing the main direction of development of the second generation of power supply systems. According to the micro turbine power system dynamic characteristics, consider the basic V/f and the PQ control strategy, using sinusoidal pulse width modulation (SPWM) inverter, "unification" to establish a micro-gas turbine modular thinking of the overall power system model and using MATLAB software to simulate the micro-gas turbine power generation system in the conditions of dynamic load and analysis of the micro gas turbine and power electronics converter device and the interaction between the load.Simulation results show that when the micro turbine power generation systems that are experiencing load disturbance, the turbine speed decreased, but when the load disturbance removed, the micro gas turbine speed and fuel flow can be quickly restored to the nominal state, and the process speed and fuel flow is maintained at nominal near. It can be seen that the system model tallies with the reality, and it lay the foundation for further study in the micro electrical network between each kind of distributional power source's coordination control.Keywords :micro gas turbine; power generation systems; sinusoidal pulse width modulation; dynamic simulation目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2微型燃气轮机发展过程中存在的问题 (4)1.3本文的主要工作 (6)第2章微型燃气轮机发电系统的基本原理 (7)2.1微型燃气轮机发电系统结构 (7)2.1.1微型燃气轮机主要部件 (7)2.1.2永磁发电机 (11)2.1.3微型燃气轮机发电系统电力电子接口和控制 (12)2.2微型燃气轮机发电系统的运行方式 (14)2.3本章小结 (15)第3章微型燃气轮机发电系统整体建模 (16)3.1微型燃气轮机及其控制模型 (16)3.1.1速度控制 (16)3.1.2温度控制 (17)3.1.3燃料控制 (17)3.1.4燃气轮机模型 (17)3.2永磁发电机及整流器模型 (19)3.3逆变器及其控制的数学模型 (21)3.3.1逆变器及SPWM调制的数学模型 (21)3.3.2逆变器控制策略 (24)3.4微型燃气轮机发电系统整体模型框图 (25)3.5本章小结 (25)第4章系统仿真及分析 (26)4.1仿真软件介绍 (26)4.2微型燃气轮机发电系统仿真 (27)4.3仿真研究 (27)4.3.1微型燃气轮机的仿真 (27)4.3.2永磁发电机及整流器仿真 (31)4.4本章小结 (32)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (37)附录 (38)第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景近年来，以风力发电、光伏电池和微型燃气轮机等为代表的分布式发电技术的发展已成为人们关注的热点。

某重型燃气轮机燃料控制仿真平台的搭建与研究郭庆;刘月;刘尚明【摘要】为了对某重型燃气轮机的控制系统进行测试及优化,需进行大量的仿真测试.研究中首先利用容积法搭建燃气轮机高精度实时模型;然后分析燃料控制原理,搭建了包含硬件设备和上位机界面的硬件在回路(hardware-in-the-loop,HIL)仿真测试平台;接着进行仿真测试,对比不同控制参数下系统的特性;最后,通过分析实验数据可知,HIL优于纯数字仿真测试,可对控制系统进行部分优化,有利于缩短调试周期、降低调试风险,为将来试车及现场机组的调试起到一定程度的指导作用.【期刊名称】《热力透平》【年(卷),期】2016(045)002【总页数】6页(P127-131,163)【关键词】重型燃气轮机;硬件在回路;仿真测试平台;控制系统【作者】郭庆;刘月;刘尚明【作者单位】燃气轮机与煤气化联合循环国家工程研究中心,北京 100084;清华大学热能工程系,北京 100084;清华大学热能工程系,北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TK471凭借较高的热转化率，重型燃气轮机在舰船、地面发电和工业驱动等多个领域得到了广泛的应用。

重型燃气轮机的研发获得了国家层面的大力支持，自2003年以来，国家发改委先后组织了多次“打捆招标”，期望以市场换技术，但目前诸如热端部件制造、DLN燃烧以及自动控制系统等核心技术仍被国外公司垄断。

因此，研发拥有完全自主知识产权的重型燃气轮机刻不容缓。

重型燃气轮机由压气机、燃烧室、透平和控制系统及辅机部分组成。

经过50多年的发展，重型燃气轮机部件设计、高温材料、隔热涂层、高温冷却等技术取得了快速发展，已经从90年代的B级发展到目前的H级(以GE的划分方式举例)，三菱甚至还推出了J级。

作为重型燃气轮机型号划分的主要依据的透平进口温度逐年提升，从低于1 000 ℃发展到约1 550 ℃；单机功率从20 MW增大到480 MW；效率从26%提高到约41%。

390MW液化天然气联合循环机组仿真机的开发与应用引言为了优化能源结构、改善环境污染、提高发电效率，近年来我国建设了一批大型联合循环电厂。

燃气-蒸汽联合循环机组不仅可用作紧急备用电源和尖峰负荷机组，而且还可带基本负荷和中间负荷运行。

但目前我国还不能独立制造大型联合循环机组，主要设备仍需进口，电厂运行人员对设备操作及其特点还很不了解。

受广东惠州液化天然气发电有限公司委托，北京同方电子科技有限公司为其研制开发了全范围仿真机，用于运行人员培训和工程分析。

仿真机开发分2个阶段:第1阶段，在参考机组投运之前，根据参考机组的设计资料研制仿真机模型，达到对DCS进行全面检测和满足运行人员上岗前的培训要求;第2阶段，在参考机组运行稳定后，根据机组实际运行数据进行重新调试，并将投入运行的DCS升级到仿真机上。

仿真机于2006年5月投入试运行，已培训学员多期，效果令人满意。

一、仿真机仿真范围与功能1.1 仿真对象广东惠州液化天然气发电有限公司一期工程安装3台39OMW燃气-蒸汽联合循环机组。

燃气轮机、汽轮机设备采用日本三菱重工公司和东方集团联合体提供的9F级燃气-蒸汽联合循环机组，一拖一单轴布置。

燃气轮机型号为M7O1F，简单循环功率可达255~27OMW，第1级喷嘴入口温度1400℃，排气温度599℃。

压气机为17级轴流式，压比为17。

蒸汽轮机型号为TC2F-30，双缸(1高中压缸、1低压缸)，再热、凝汽式。

余热锅炉为杭州锅炉集团公司引进美国N/E公司技术设计生产的三压、再热、卧式、无补燃、自然循环余热锅炉。

发电机型号为390H，自并励静态励磁全氢冷。

DCS(名为Diasys Netmation)由日本三菱公司提供。

1.2 仿真范围仿真机为全范围、高逼真度仿真机。

模拟范围包括电厂1号燃气-蒸汽联合循环机组的燃气轮机、汽轮机、余热锅炉、发电机及其辅助系统和电厂公用系统等。

1.2.1 燃气轮机系统包括压气机、燃烧系统、燃气透平、进气系统(空气过滤器)和排气系统、燃料系统(燃料预热器)、润滑油系统、顶轴油系统(与汽轮机共用1套系统)、液压控制油系统、机组静态启动装置(SFC)、水洗系统、盘车装置等。