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單位代碼 6030
學 號 080105508
分 類 號 TH
密 級 秘密
氣動技術(shù)
外文文獻
院（系）名稱
工學院機械系
專業(yè)名稱
機械設(shè)計制造及其自動化
學生姓名
王蘊寒
指導(dǎo)教師
李長詩
2012年 3月16日
摘要：
一個典型的燃氣渦輪機的結(jié)構(gòu)建模與分析系統(tǒng)。這種方法已應(yīng)用到系統(tǒng)和子系統(tǒng)，這是一個典型的氣體的組成部分渦輪系統(tǒng)。由于燃氣輪機系統(tǒng)的性能測量流體流動的能量轉(zhuǎn)換方面在其各種組件和部件，等子系統(tǒng)的性能影響整體燃氣輪機系統(tǒng)的性能。企圖有已作出相關(guān)等子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性整體燃氣輪機系統(tǒng)的功能圖論方法評價。特征在系統(tǒng)水平以及子系統(tǒng)方程水平已關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的各種因素的影響其性能。一個永久功能已經(jīng)提出了一個功能模型燃氣渦輪機系統(tǒng)，從而進一步導(dǎo)致選擇，燃氣渦輪機的識別和優(yōu)化評價系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞系統(tǒng)建模，燃氣輪機系統(tǒng)評估，
圖論方法
1引言
用于發(fā)電的燃氣渦輪機的使用增加，近年來，并有可能繼續(xù)增加未來。目前，燃氣渦輪機系統(tǒng)的需求發(fā)電[1,2]以上的帳戶50％的世界市場上的火電廠。氣[3]聯(lián)合循環(huán)汽輪機系統(tǒng)工作廣泛取代了由于蒸汽發(fā)電廠的需求其相對較低的資本成本，縮短建造導(dǎo)致時間和環(huán)境法律法規(guī)。在氣渦輪機系統(tǒng)，供電單位，組成一個燃燒室和輪機，壓縮機，被視為是系統(tǒng)的心臟。的表現(xiàn)供電單位，直接影響整個性能發(fā)電系統(tǒng)。各種支持系統(tǒng)，如空氣霧化系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，冷卻水;系統(tǒng)，消防系統(tǒng)等，隨著控制系統(tǒng)，在執(zhí)政的最佳匹配在一個典型的電源供電單位的性能代環(huán)境。許多研究已進行了設(shè)計和性能有關(guān)的戰(zhàn)略分析火電廠的子系統(tǒng)。質(zhì)量[4]已評估使用的火力發(fā)電廠圖確定相互作用的理論方法其中的關(guān)鍵，但沖突的參數(shù)。類似研究已經(jīng)進行了實時的可靠性指數(shù)評價[5]和實時的商業(yè)可用性指數(shù)評價[6]蒸汽發(fā)電廠。 “系統(tǒng)建模[7]和維護策略[8]煤基電廠也已完成過去使用的子系統(tǒng)研究。一個顯著進度已超過適應(yīng)性觀察全球在發(fā)電行業(yè)的燃氣渦輪機系統(tǒng)。一基于典型的燃氣輪機發(fā)電裝置的操作在印度已經(jīng)顯示出圖。 1。對于燃氣渦輪機系統(tǒng)，一些研究人員燃氣輪機的改進工作系統(tǒng)的效率[9]考慮優(yōu)化在現(xiàn)有的系統(tǒng)或使用的各種參數(shù)與先進的技術(shù)力量增強[10]，氮氧化物控制或安全標準。熱力學這種系統(tǒng)的性能方面已支付注意顯著。熱力學分析[11,12]在能源和火用分析方面已作出預(yù)測在這樣的系統(tǒng)的能源利用率。性能這種燃輪機系統(tǒng)[13]優(yōu)化一直計算，減少燃料消耗方面受約束的具體推力和渦輪葉片溫度條件。各種先進的燃氣輪機 周期[14]也被批判地分析和 采取熱力學充分利用相比 系統(tǒng)的特點。然而，任何研究 燃氣渦輪機作為一個整體的建模和分析系統(tǒng) 其子在性能方面的基礎(chǔ)上 相互依賴的屬性或性能變量 這些子系統(tǒng)仍是未知數(shù)。 燃氣輪機系統(tǒng)的性能主要是 在其結(jié)構(gòu)配置方面的代表， 功能的關(guān)系，其子和 其控制系統(tǒng)的響應(yīng)特性。 “ 在結(jié)構(gòu)配置可以代表 機械聯(lián)系，聯(lián)系人，性質(zhì)和材料的類型 集會。然而，一旦初步燃氣輪機 系統(tǒng)的設(shè)計得到的性能結(jié)果 經(jīng)營周期，注意的是要支付功能 各種子組件之間的關(guān)系和 控制系統(tǒng)的響應(yīng)。的表現(xiàn) 各子系統(tǒng)再根據(jù)其設(shè)計功能。 各種支持系統(tǒng)的設(shè)計也有助于 顯著達到預(yù)期的業(yè)績成果 也就是說，熱效率，可靠性，業(yè)務(wù) ，這種燃氣輪機系統(tǒng)的靈活性等。 在本論文中，已作出努力，開發(fā)出 典型燃氣輪機系統(tǒng)的數(shù)學模型 其各個子系統(tǒng)的功能關(guān)系的條款 流體流動的路徑，即空氣，燃油和排氣。 如有必要，結(jié)構(gòu)性的聯(lián)系和 控制系統(tǒng)的反應(yīng)已考慮
各種連接和關(guān)聯(lián)分析 子系統(tǒng)。像這樣系統(tǒng)的制造 通用電氣[15]，巴拉特重型電氣有限公司 India1）和控制系統(tǒng)開發(fā)，如 petrotech2）提供了廣闊的文學有關(guān) 性能和變陣，制造和裝配 這種燃氣輪機系統(tǒng)控制功能 分別。 [16]已被用于圖論 了解和分析整個燃氣輪機系統(tǒng) 其子或子系統(tǒng)水平。這 技術(shù)已成功地應(yīng)用于 發(fā)展其他工程的數(shù)學模型 狀結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)[17]和熱力循環(huán) [18]等在過去。這個程序允許分析 這種復(fù)雜的燃氣輪機系統(tǒng)和合成 多少緩解相比其他替代技術(shù) 在文學。 2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建模燃氣輪機 單位 對于燃氣輪機單位，體系結(jié)構(gòu)建模 系統(tǒng)為藍本的基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)和功能 燃氣輪機的各個子系統(tǒng)之間的關(guān)系 大會分析了沿流動方向，包括空氣， 液體燃料流量，氣體燃料流量和燃燒氣體 包括冷卻和潤滑介質(zhì)。以 發(fā)展的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的數(shù)學模型 除渦輪子系統(tǒng)和功能的關(guān)系， 燃氣輪機系統(tǒng)建模成 14子系統(tǒng)：
1）進氣口系統(tǒng);
2）供電單元系??統(tǒng);
3）氣體燃料系統(tǒng);
4）液體燃料系統(tǒng);
5）啟動和驅(qū)動系統(tǒng);
6）氮氧化物減排系統(tǒng);
7）水清洗系統(tǒng);
8）外殼及通風系統(tǒng);
9）消防系統(tǒng);
10）排氣系統(tǒng);
圖1查看燃氣輪機電站
1）BHEL燃氣輪機支持系統(tǒng)。 ESCI講稿，電力??和能源司，2009年7月
2）產(chǎn)品公告94091，94023。 http://www.petrotechinc.com/
58接待。能源2012年，6（1）：57-79
11）潤滑系統(tǒng);
12）水冷卻系統(tǒng);
13）霧化空氣系統(tǒng);
14）控制系統(tǒng)。
上述子系統(tǒng)直接或間接貢獻 燃氣輪機系統(tǒng)和具體的成果，也 與功能關(guān)系的不同程度的相互依存的。
2.1中一：進氣子系統(tǒng) 進氣口子系統(tǒng)，如圖所示。 2，包括 以下內(nèi)容：
1）環(huán)境空氣進入過濾器的車廂，然后 壓縮機進全會將通過管道， 消音器，內(nèi)襯彎頭，過渡件。
2）反向流動的壓縮機排氣 抽水到過濾室，清潔過濾器 段的間歇性。
3）為了提高燃氣輪機的功率增強 系統(tǒng)通過進氣冷卻系統(tǒng)，制冷機線圈 來電過濾空氣冷卻，以減少空氣溫度 在進口壓縮機。
4）由于燃氣輪機系統(tǒng)設(shè)計
所有的天氣條件下，防冰功能也 注冊成立。含入口加熱防冰模塊 多方面的，通過經(jīng)營過濾器室 控制閥是安裝在壓縮機排氣線 錄取分數(shù)過濾進氣系統(tǒng)車廂。 在系統(tǒng)的拆分的捶打屏幕保護對 攝入冰以及鞭笞。此外，壓力開關(guān) 表示一個令人震驚的局勢受控啟動 關(guān)閉入口系統(tǒng)壓降時達到 預(yù)定的水平。
2.2 S2：供電單位子系統(tǒng)
供電單位，最重要的子系統(tǒng) 燃氣渦輪機系統(tǒng)，包括一個集成模塊 壓縮機，燃燒室和渦輪機組， 負責的節(jié)能改造 燃氣輪機系統(tǒng)所需的結(jié)果。在目前的 情況下，一個17級軸流壓氣機，再加上與3 - 可以燃燒階段軸流式燃氣輪機通過環(huán) 裝配動力增強和氮氧化物的規(guī)定 減排系統(tǒng)。供電單位子系統(tǒng)， 演示圖。 3，包括以下內(nèi)容：
1）從入口全會的空氣進入壓縮機 通過可變進氣導(dǎo)片（IGVs）到第一 遠期階段組裝輪配合刀片安裝 短軸。
2）經(jīng)過壓縮的空氣在第1至第4階段 級聯(lián)（車輪彼此綁通過連接螺栓）， 在第五屆提取空氣中的一小部分通過擴展端口 這是所有軸承組件的冷卻階段密封件，壓縮機，包括車輪輪組件在燃氣輪機和重新連接到渦輪和墊片通過渦輪排氣框架為主線，以用盡燃氣輪機排氣擴散。
3）在第五階段的壓縮空氣進一步指示通過刀片級聯(lián)之間的第5和第10階段壓縮機。定子葉片安裝在船尾外殼轉(zhuǎn)子輪領(lǐng)帶狂奔。一個是空氣中的分數(shù)從擴展端口再次提取11期脈動控制在啟動和關(guān)閉燃氣渦輪機。沒有流血允許這種擴張圖3動力裝置子系統(tǒng)示意圖60接待。能源2012年，6（1）：57-79在其他時間操作的端口。
4）在第11階段的出口壓縮空氣進一步錄取階段11日至17級梯級大會再次提取其中的一小部分到第17賽段前通過擴展端口，用于冷卻渦輪機第一第二階段水桶和轉(zhuǎn)子輪位?？諝庠俅纬姓J用盡空氣通過排氣擴燃氣渦輪機。
5）從壓縮機排出空氣摘錄被送入流量套在燃燒包裝燃燒室。一個相同的分數(shù)也被用來液體燃料的霧化空氣，防冰機制在進風系統(tǒng)，扭轉(zhuǎn)從流除塵在進氣口系統(tǒng)的過濾器，冷卻第一階段整流罩和第二階段的燃氣渦輪機的噴嘴冷卻。空氣分數(shù)要求的除塵和防冰機制，整個冷卻空氣再次被送入渦輪排氣排氣全會通過排氣擴燃氣渦輪機。
6）蒸汽從蒸汽噴射子系統(tǒng)也承認壓縮空氣放電電源線隆胸和氮氧化物的排放降低。分數(shù)（即近10％）的壓縮空氣進入開槽燃燒襯帽區(qū)，冷卻區(qū)的20％-30％進入燃燒班輪，其余的稀釋區(qū)提供足夠的空氣完全燃燒條件。
7）在燃燒班輪互動的地方組成的氣體燃料霧化噴霧和霧化通過決斗燃油噴嘴裝配和液體燃料產(chǎn)品燃燒熱值高的進步通過不同區(qū)域的燃燒班輪水輪機進水噴嘴葉片。熱氣提前通過在生產(chǎn)渦輪葉柵輸出工作傳動軸的旋轉(zhuǎn)運動，可進一步可取的形式，如工作或電源轉(zhuǎn)換電力。
8）其他空中分數(shù)也加入這主要廢氣線在出口截面渦輪。
2.3 S3的氣體燃料子系統(tǒng)
氣體燃料子系統(tǒng)，顯示圖。 4，包括
以下內(nèi)容：
1）氣體燃料進入高速比例閥和墊款氣體燃料，通過燃氣截止閥控制閥。每個閥門有其自己的特定功能的氣體燃料流量。
2）氣體燃料進入氣體燃料測量裝置其中的壓力和溫度的氣體燃料流通過控制輸入/輸出單元測量面板相同的子系統(tǒng)和信號傳送到進行必要的控制面板單位執(zhí)行器流動的糾正措施。
3）測量氣體燃料進入氣體燃料的攝入量雙燃料噴嘴組件安裝在歧管燃燒室外殼組裝。
2.4 S4：液體燃料子系統(tǒng)液體燃料子系統(tǒng)，如在圖展出。 5，包括
以下內(nèi)容：
1）液體燃料送入燃料空調(diào)機組從燃油泵，以消除在污染液體燃料。
2）空調(diào)的燃料送入燃料泵通過燃油截止閥。旁路行還提供了跨燃油泵。
3）這種燃料被送入流量測量裝置，交互與控制的輸入輸出單元參考面板進行整改值的壓力，溫度，壓力下降，溫度降，等。
4）出口燃料是從流量測量裝置通過減噪提供選擇閥總成，因此，每個CAN燃燒室提供平等的燃料流量在所有這些噴嘴均勻燃燒燃燒室。
5）燃料選擇閥總成送入雙燃料噴嘴，進氣歧管安裝在燃燒室的裝配。液體燃料子系統(tǒng)的示意圖所示
圖5。
2.5五：啟動和驅(qū)動器子系統(tǒng)啟動和驅(qū)動器子系統(tǒng)，如在圖。 6，包括以下內(nèi)容：
1）電源驅(qū)動器與液力變矩器異步電動機的幫助。變矩器提供通過燃氣輪機驅(qū)動裝置的起動轉(zhuǎn)矩附件盒以上的速度之旅大會和顎離合器。
2）附件齒輪箱enhouses的驅(qū)動單元駕駛?cè)細廨啓C功率驅(qū)動單元軸1和2。 “反過來支持2軸軸驅(qū)動系統(tǒng)集成3A，3B和4通過齒輪嚙合（兩端駕駛）。這些軸集成驅(qū)動的傳動裝置總成圖6示意圖啟動和驅(qū)動器子系統(tǒng)62接待。能源2012年，6（1）：57-79燃油泵，霧化，高壓空氣壓縮機水力泵，潤滑油泵，分別。
3）交流電源還提供了動力像所有的排氣風扇冗余設(shè)備，電機，雜項水泵在燃氣渦輪電路。
2.6六：氮氧化物減排子系統(tǒng)雖然燃氣渦輪機低排放的廢氣污染物，嚴格的限制規(guī)定由法定法規(guī)有必要減少水平某些污染物，特別是氮氧化物。注蒸汽系統(tǒng)被認為是“氮氧化物減排技術(shù)通過在現(xiàn)有的制度。 NOx的子系統(tǒng)，描繪圖。 7，包括以下內(nèi)容：
1）蒸汽產(chǎn)生的余熱蒸汽發(fā)生器（HRSG）部分安裝在排氣子系統(tǒng)被送入氣動控制電磁通過控制蒸汽計量口截止閥過濾網(wǎng)。
2）截止閥打開允許蒸汽噴射流量和流時，系統(tǒng)是不是關(guān)閉的閉合經(jīng)營或跳閘。
3）下游側(cè)排水閥可加熱蒸汽在壓縮機排氣線錄取前流量控制閥，調(diào)節(jié)蒸汽流量，
接收信號的輸入輸出單元控制子系統(tǒng)。
4）空調(diào)的蒸汽被送入壓縮機放電行或直接進入主燃燒區(qū)燃燒室。
2.7七：水洗子系統(tǒng)清水洗凈子系統(tǒng)包括以下內(nèi)容：
1）水洗子系統(tǒng)涉及的流程如用熱水振鈴壓縮機，混合洗滌劑與水在適當?shù)谋群妥⑸淦春笞畛醯膲嚎s機，浸泡，隨后漂洗壓縮機。
2）在水洗，保存在燃氣輪機起動模式。
3）水被排出的燃氣渦輪機系統(tǒng)泄油口和排氣全會通過的。清水洗凈子系統(tǒng)的示意圖所示圖8。
2.8 S8的外殼和通風子系統(tǒng)外殼和通風子系統(tǒng)，所示圖9，包括以下內(nèi)容：
1）三個即附件單獨罩肯 - 圖7示意圖（注蒸汽）的氮氧化物減排子系統(tǒng)圖。 8水洗子系統(tǒng)示意圖納雷什·亞達夫等。 63一個典型的燃氣渦輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型
MENT，燃氣輪機機組艙和負載的齒輪車廂環(huán)境空氣入口的規(guī)定以及過濾空氣入口和排氣。
2）排氣風扇安裝在每節(jié)車廂吸從車廂內(nèi)的空氣進氣口的窗戶，通風口他們通過出風口部分的空氣。
3）這些發(fā)泄球迷表現(xiàn)在冗余通過使用單獨的電源子系統(tǒng)和運行并確保最低數(shù)量和空氣變化通風子系統(tǒng)控制音量。
4）燃油泄漏的氣體從液體燃料子系統(tǒng)和氣體燃料子系統(tǒng)也遞過來的廢氣，這些
發(fā)泄球迷。
2.9 S9的消防子系統(tǒng)防火子系統(tǒng)，圖中顯示。 10，包括以下內(nèi)容：
1）溫升探測器的信號發(fā)送到設(shè)備的控制面板，進一步驅(qū)動控制閥在附件艙，氣體二氧化碳的釋放渦輪室和負荷齒輪車廂。
2）CO2氣體流量控制和供應(yīng)銀行水浸為分離管道的CO2瓶以及延長放電三個車廂。
3）最低CO2流量也保持在車廂在操作過程中的防火滅火的目的。
2.10 S10的排氣子系統(tǒng)排氣子系統(tǒng)，如圖所述。 11日，由以下內(nèi)容：
1）廢氣渦輪收到用盡彌漫燃氣輪機的廢氣中全會單位。
2）這些廢氣的進一步流動控制使用斷頭臺阻尼器或轉(zhuǎn)向器阻尼器作為這些氣體飛走了通過控制或分流阻尼器或直接堆疊被送入余熱鍋爐的單位，通過了斷頭臺
阻尼器。
3）在余熱鍋爐的單位，排氣熱能氣體是利用水蒸汽生產(chǎn)通過間接收到從蒸汽動力循環(huán)加熱過程。
4）蒸汽送入汽輪機組，這些廢氣的熱能利用生產(chǎn)權(quán)力運行的發(fā)電機。這項工作的一部分蒸汽送入壓縮機進口電力擴增和限制在燃氣渦輪機組的氮氧化物。
5）這些廢氣，釋放自己的能量后水，允許飛通過管單位開放的氣氛。
2.11的S11：潤滑子系統(tǒng)潤滑子系統(tǒng)，如圖。 12，包括以下內(nèi)容：
1）主潤滑油??泵附件軸驅(qū)動4，由交流電機驅(qū)動的輔助潤滑油泵和緊急潤滑油泵由直流電動機驅(qū)動通過從潤滑油過濾器，調(diào)節(jié)潤滑油的流動水庫潤滑油軸承，密封件，嚙合的燃氣輪機電路。
2）壓力和溫度測量裝置通過控制面板控制潤滑油流響應(yīng)。
3）電路完成后，潤滑油被排出足夠大的潤滑油潤滑油水庫油流在保留其潤滑性能。
2.12 S12的水冷卻子系統(tǒng)
水冷卻子系統(tǒng)，如圖所示。 13，包括以下內(nèi)容：
1）從水源水的條件通過過濾和deionising的的單位。
2）空調(diào)水通過分發(fā)冷卻器，尤其是潤滑油冷卻器和霧化空氣使用三種方式旁通閥控制冷卻器。
3）冷卻水進一步冷卻，要么一個開放的系統(tǒng)冷卻塔或工業(yè)型在一個封閉的水 - 空氣式熱交換作業(yè)循環(huán)。
6方法
的燃氣渦輪機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方法基于圖論的第2-5所述的建模和矩陣方法總結(jié)如下：
1）確定的燃氣渦輪機系統(tǒng)，并分析其在葉輪機械的類型配置使用，特別的安排，要使用燃料的性質(zhì)，材料建筑，空氣和燃料，包括流道排氣，特別規(guī)定，如進氣冷卻方法熱回收安排等
2）開發(fā)的組成結(jié)構(gòu)拓撲空氣/燃料或廢氣交互的部件或子系統(tǒng)流量所需的氣體的性能在宏觀層面以及渦輪系統(tǒng)微觀層面。
3）獲取在上述功能的關(guān)系確定用氣結(jié)構(gòu)拓撲的子系統(tǒng)渦輪系統(tǒng)和開發(fā)系統(tǒng)的功能有向圖使用子系統(tǒng)之間的相互作用。 “子系統(tǒng)將被作為節(jié)點和代表相互作用的邊緣被視為代表。
4）開發(fā)的廣義系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變量永久使用的概念以上的有向圖的矩陣圖論和代表為永久功能在多項式的形式相同。
5）評估的對角線功能/價值元素和系統(tǒng)的非對角線元素子系統(tǒng)的繼承層次的基礎(chǔ)上矩陣這些子系統(tǒng)相互依存水平造成的燃氣渦輪機的性能結(jié)果系統(tǒng)。各子系統(tǒng)之間的相互作用的價值觀燃氣輪機系統(tǒng)通過分析可以得到相互作用的類型，子系統(tǒng)的功能限制等這些子系統(tǒng)的繼承水平可以計算以及可能使用的貢獻妥協(xié)的子系統(tǒng)使用的限制。第一步是重復(fù)子子系統(tǒng)級的組件精確分析的繼承和相互依存的平
水平的屬性，氣體子系統(tǒng)渦輪系統(tǒng)。
4計算：一個給定的永久函數(shù)值燃氣渦輪系統(tǒng)使用有關(guān)的準確信息繼承水平以及相互依賴程度屬性/個子系統(tǒng)，也可用于對進一步改善決策水平子系統(tǒng)或氣體的子子系統(tǒng)水平渦輪系統(tǒng)。通過這種方法已在目前的紙張制定完整的多項永久一個典型的燃氣渦輪機系統(tǒng)的功能。努力正在進行進一步計算性能分析從不同的角度的燃氣渦輪機系統(tǒng)。
5結(jié)論：燃氣輪機系統(tǒng)的理論模型圖本文提出的代表結(jié)構(gòu)信息包括其子系統(tǒng)，子子系統(tǒng)的組件級別。使用這種方法，一個真正的生活用氣渦輪系統(tǒng)由17級軸流式壓縮機，環(huán)燃燒室3級軸流式水輪機有框圖的形式在被模仿子系統(tǒng)水平和圖論表示作為典型的渦輪系統(tǒng)。永久的功能燃氣輪機系統(tǒng)代表的特點所有的組合，它的子系統(tǒng)。這些組合形成強大的工具，為氣體的結(jié)構(gòu)模型渦輪機系統(tǒng)。作者所知，這已采用本文為首次這種燃氣輪機系統(tǒng)。這種方法是靈活適應(yīng)任何設(shè)計或性能變化這種典型的系統(tǒng)。此方法可進一步用于最佳選擇，標準為基礎(chǔ)的決策燃氣輪機系統(tǒng)，測試和敏感性分析通過對發(fā)達國家的永久性的功能評價燃氣渦輪機的有向圖和矩陣表示系統(tǒng)。...