燃气轮机仿真体系与研发信息化建设方案及实践-简版-201609

论燃气轮机发电机组滑油系统的设计与仿真摘要随着燃气轮机产业的不断发展、分布式能源不断推广，其使用场合对其稳定性也越来越高。

于是，对燃气轮机的辅助系统要求也越来越高，其中滑油系统就是保障燃气轮机、齿轮箱、发电机轴承冷却的关键系统之一。

所以，本文根据燃气轮机发电机组设计、运行、维护要求，并根据其相关技术参数，通过流体力学、工程热力学的相关理论对滑油系统进行CFD仿真。

关键词燃气轮机；滑油系统；仿真引言滑油系统是燃气轮机发电机组的一个重要组成部分，对燃气轮机轴承、齿轮箱轴瓦及传动齿轮齿面、发电机轴承等进行润滑[1]。

滑油系统的作用就是对燃气轮机、齿轮箱、发电机提供足够流量的、温度要求的滑油。

如果不能提供合格的滑油量，那么燃气轮机轴承、发电机轴承将积聚磨损以致金属表面发热、烧熔，使轴承遭到损坏。

基于以上所述，提出燃气轮机发电机组滑油系统仿真的研究，研究适合燃气轮机发电机组需要的稳态模型，并根据各个项目的实际情况，设计出一套经济、安全、符合要求的滑油系统，为今后燃气轮机发电机组滑油系统的优化具有一定的推动作用。

CFD（Computational Fluid Dynamics）仿真即通过计算流体动力学，是流体力学的一个分支。

CFD是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物。

它以电子计算机为工具，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。

本文通过滑油系统的设计要求通过C#编程语言开发CFD仿真工具。

实现对滑油系统在计算机上完成模拟及验算。

1 滑油系统概述滑油既能使转动部件的轴与轴瓦的摩擦减小，又能带走摩擦中产生的热量及杂质。

燃气轮机发电机组的滑油系统是开式自循环的滑油系统，该系统能连续不断地为转动部件提供满足一定压力、流量、温度及过滤精度要求的滑油，确保机组连续运行的润滑及散热需求。

该系统的组成有：滑油箱、滑油泵、油冷器、双油滤、油雾分离器及各种元器件。

滑油系统主要是在燃机启动、正常运行以及停机过程中为燃气轮机发电机组提供数量足够、压力和温度适当、清洁的滑油，吸收燃气轮机、齿轮箱、发电机运行时轴瓦及各润滑部件产生的热量，从而防止轴承烧毁、轴颈过热弯曲而引起的振动；滑油系统还为启动用液力变扭器提供工作油及冷却润滑用油；另外，发电机滑油母管上还有一分支流向发电机顶起油系统[2]。

燃气轮机仿真系统的研究与应用的开题报告一、研究背景与意义：燃气轮机是一种重要的动力设备，在发电、航空、船舶等领域发挥着重要作用。

燃气轮机的性能与效率直接影响到其使用效果和经济。

传统的实验方法需要耗费大量的时间和资金，且在实验条件受限的情况下，很难得出理想的燃气轮机设计方案。

因此，开发一种可靠的燃气轮机仿真系统，可以准确地模拟燃气轮机的性能和工作状态，以此来指导燃气轮机的设计和优化，具有重要的应用价值。

二、研究内容和目标：本研究旨在开发一种燃气轮机仿真系统，可以准确地模拟燃气轮机的性能和工作状态，以此来指导燃气轮机的设计和优化。

具体研究内容包括：1. 分析燃气轮机的结构和工作原理，构建燃气轮机的数学模型。

2. 开发燃气轮机仿真系统，包括图形界面、模块建模、参数设置等功能。

3. 对燃气轮机的关键性能参数进行仿真，并进行性能分析。

4. 验证仿真结果的准确性和可靠性。

三、研究方法：本研究采用理论分析和计算机仿真相结合的方法。

首先分析燃气轮机的结构和工作原理，建立燃气轮机的数学模型；然后开发燃气轮机仿真系统，利用计算机对燃气轮机进行模拟和仿真，得出关键性能参数；最后与实际燃气轮机测试结果进行比较，验证仿真结果的准确性和可靠性。

四、研究进度安排：1. 第一阶段（完成时间：一个月）研究燃气轮机的结构和工作原理，制定燃气轮机的数学模型，梳理相关文献。

2. 第二阶段（完成时间：三个月）开发燃气轮机仿真系统，包括图形界面、模块建模、参数设置等功能。

3. 第三阶段（完成时间：三个月）对燃气轮机的关键性能参数进行仿真，并进行性能分析。

4. 第四阶段（完成时间：一个月）验证仿真结果的准确性和可靠性。

五、参考文献：1. 肖岩. 燃气轮机的建模与仿真[D]. 北京航空航天大学, 2007.2. Tomlinson G R, Bannerot R B. Gas turbine performance simulation[J]. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 1981, 103(1): 26-32.3. 杜丽萍, 陈绍燕, 马保真等. 基于DEVS的燃气轮机仿真分析[J]. 机械设计与制造, 2019, (11): 1-4.4. 李允铢, 冯军. 燃气轮机参数优化与仿真分析[J]. 工程机械, 2011, 42(11): 38-42.。

重型燃气轮机天然气供应系统整体性能仿真摘要：在仿真研究天然气的供应系统中，必须使用建模进行仿真实验．第一，在设计这个仿真系统的主要部件时，应应用模块化进行建模；第二，依据燃机电厂的各项重要数据，依靠BP神经网络实施训练，既能轻松获取系统的压力，也能轻松获取系统的值班流量；第三，融入PID控制原理，既要使用压力控制器，也要使用温度控制器，还要使用流量控制器，构建整个系统的仿真结构，对其采用稳态、动态仿真，但不管是哪种仿真结果，均要符合电厂的实际数据，也能反映仿真模型是系统性能的真实写照。

关键词：天然气供应系统；模块化建模；仿真当前，在重型的燃气轮机中，天然气因为深受成分波动的影响，也深受温度、压力不能匹配的影响，进去燃机的燃烧室之后，根本无法直接燃烧，因此，为了彻底解决类似的问题，在天然气的主干网与燃机的燃烧室之间，天然气的供应系统因此应运而生。

在天然气的供应系统中，其既由过滤器、预热器、调压器组成，也由性能加热器、预混燃料阀、值班燃料阀组成。

关于预热器，主要为了将天然气的温度加热，使其达到露点温度，杜绝产生液态烃、水滴；关于调压器，主要为了调整天然气的压力，以适应当前的工作情况，保障燃烧室内的压力趋于稳定的状态，超过限定值时，果断报警；低于限定值时，果断跳机。

当前，国内的燃机供应商，对设定这个限定值毫无头绪；关于性能加热器，主要为了继续加热天然气，燃烧效率自然升高；不管是值班燃料阀，还是预混燃料阀，参考燃料的分配控制方案，有效设定预混气口的燃料量，在进行分配方案选定时，调整喷嘴值班气口的燃料量，既要充分权衡燃机的出力，也要充分权衡燃烧的稳定性。

天然气的供应系统的整体性能，既深受各部件的性能影响，也深受其匹配关系影响，同时，既深受温度控制的影响，也深受压力控制的影响，还深受流量控制的影响。

1.天然气的供应系统进行仿真从天然气的供应系统来讲，整个系统既由天然气物性模块、管路模块、换热模块组成，也由调压模块、阀门模块组成，从而构成一个整体的仿真模型。

收稿日期：2023-06-15基金项目：航空动力基础研究项目资助作者简介：董威（1970），男，教授。

引用格式：董威，尹家录，郑培英，等.航空发动机及燃气轮机整机性能仿真综述[J].航空发动机，2023，49（5）：8-21.DONG Wei ，YIN Jialu ，ZHENG Peiying ，et al.Review:engine-level performance simulation of aeroengine and gas turbines[J].Aeroengine ，2023，49（5）：8-21.航空发动机Aeroengine航空发动机及燃气轮机整机性能仿真综述董威1，尹家录2，郑培英2，程显达1（1.上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240；2.中国航发沈阳发动机研究所，沈阳110015）摘要：整机总体性能仿真是航空发动机及燃气轮机仿真的重要组成部分，在航空发动机及燃气轮机的设计制造和使用全寿命周期内发挥着重要作用。

综合70多年来航空发动机及燃气轮机总体性能仿真的发展成果，梳理了各时期总体性能仿真的发展历程。

从基本方法、模型精细化、求解算法和修正方法等角度，分析了国内外以部件级模型为代表的基于物理机理的总体性能仿真方法研究现状；探讨了以人工神经网络、支持向量机和深度学习为代表的人工智能算法在总体性能仿真中的应用现状；介绍了机载模型、机理-数据混合模型和多维度模型基本方法和主要成果。

基于目前的研究成果和技术发展趋势，认为航空发动机及燃气轮机总体性能仿真应向物理机理模型更精细化、人工智能技术更深入和应用模型构建更为规范化的方向发展。

关键词：航空发动机；燃气轮机；总体性能；仿真；物理机理模型；人工智能；应用模型中图分类号：V231.1文献标识码：Adoi ：10.13477/ki.aeroengine.2023.05.002Review:Engine-level Performance Simulation of Aeroengine and Gas TurbinesDONG Wei 1，YIN Jia-lu 2，ZHENG Pei-ying 2，CHENG Xian-da 1（1.School of Mechanical Engineering ，Shanghai Jiao Tong University ，Shanghai 200240，China;2.AECC Shenyang Engine Research Institute ，Shenyang 110015，China ）Abstract ：Engine-level performance simulation is an integral aspect of aeroengine and gas turbine simulation,and plays a crucial role throughout the entire life cycle of design,manufacturing,and operation.This paper presents a comprehensive analysis of the development process of aeroengine and gas turbine performance simulation in each historical stage,building upon the accomplishments made over thepast 70years.The research status of physical mechanism performance simulation,primarily represented by the component-level model,was examined from various perspectives including basic methods,model refinement,solution algorithms,and correction methods.Further⁃more,the application of artificial intelligence algorithms,such as the artificial neural network,support vector machines,and deep learning,in engine-level performance simulation,was discussed.The paper also provided an overview of the fundamental methods and key achieve⁃ments of on-board models,mechanism-data hybrid models,and multi-dimensional models.Finally,based on current research findings andtechnological development trends,it is believed that the engine-level performance simulation of aircraft engines and gas turbines should de⁃velop towards a more refined physical mechanism model,deeper artificial intelligence technology,and more standardized application model construction.Key words ：aeroengine ；gas turbine ；engine-level performance ；simulation ；physical mechanism model ；artificial intelligence ；applica⁃tion model第49卷第5期2023年10月Vol.49No.5Oct.20230引言随着仿真技术的进步，航空发动机及燃气轮机的设计正逐渐从“试验设计”向“预测设计”转变。

东方汽轮机厂实施企业信息化工程成效显著1.工厂概况东方汽轮机厂是我国研究、设计、制造大型电站汽轮机的三大发电设备制造基地之一，是中央确定的43家关系到国家安全和国民经济命脉的国有骨干企业—中国东方电气集团核心成员单位，是我国机械制造业100强之一。

工厂职工人数6500余人，其中工程技术人员1097人，拥有生产设备2780多台，大、精、稀设备375台，进口数控转子车床、数控龙门铣、数控镗床，以及用于加工叶片复杂型面的五座标铣床及加工中心等数控设备共25台，企业资产达19.6亿元。

工厂已形成设计、制造200MW、300MW、600MW以及百万吨核电各系列汽轮机组的强大能力，产品覆盖全国28个省市自治区，部分产品远销到美国、英国、日本、印尼、伊朗、泰国、埃及、孟加拉、巴基斯坦、马来西亚等国，200MW、300MW机组市场占有率分别达40%、30%，国内在运行机组的现代化改造市场占有率达50%，“九五”期间利税总额在国内行业中处于领先水平，2001年销售收入7.7亿元，利税6711元。

“九五”期间，围绕18种新产品的研发，共投入技术开发费10435万元，研发费用占销售收入的比重从2.7%提交到4.7%，2001年达5%，大大提高了企业的核心竟争能力。

2.东汽厂实施企业信息化工程的必要性2.1 建立东汽厂信息化工程的必要性⑴市场竞争的需要发电设备市场竞争日趋激烈，发达国家以雄厚的技术经济实力，抢占中国经济发展急需的能源市场，中国进入WTO以后，面临经济全球化的考验，国有企业在市场竞争中必须以最短的新产品开发时间及交货期(T)，最好的质量(Q)，最低的成本(C)，最优的服务(S)，最好的环保(E)，满足不同的用户对产品的需求，赢得市场。

并达到企业可持续发展的良性循环。

⑵新产品设计开发的需要“九·五”、“十·五”期间，东汽厂新产品开发工作量大，将开展“二化一改三启动”工程，即：进行600MW机组、300MW机组的模块化、系列化；国内在运行机组通流部分的改造；开发百万千瓦级核电机组，蒸汽燃汽联合循环机组以及600MW超临界汽轮机机组的开发任务，迫切需要加快MIS/CAD/CAM技术的推广应用，以提高产品开发能力。