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《哈尔滨工程大学》 2010年
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燃气轮机化学回热实验台双燃料控制系统研究

王涛  
【摘要】: 燃气轮机化学回热循环是一种既能提升效率又能降低排放的先进循环。双燃料系统是化学回热燃气轮机的关键组成部分,对其控制要求主要是保证燃烧室出口温度稳定在设定值,无论是燃烧燃油、混合气,还是进行油气切换,都要尽量保证燃烧室出口温度稳定在设定值,而且不能超过设定值。 本文对实验台双燃料系统的主要部件进行了数学建模,分析了一定温度和压力下柴油的裂解重整反应,计算了不同裂解率下的混合气热值,设计了燃烧燃油和混合气的控制系统。通过控制仿真表明,使用PID串级控制的效果好于使用单回路PID控制,在保证燃烧室出口温度不超过温度设定值的前提下,串级PID控制的调整时间比单回路PID缩短了42.9%。 化学回热实验台的双燃料系统与普通的双燃料系统有所不同。系统在燃烧混合气时,要使燃烧室出口温度保持不变,供给化学回热器的燃油流量在一定的边界范围内缓慢波动。在实验台条件下,维持燃烧室出口设定温度1250℃时,供给化学回热器的燃油量在下限0.140kg/s和上限0.174kg/s之间进行缓慢波动。 燃料切换是双燃料系统控制的关键,切换时容易出现转速、功率、温度等量的大幅波动。对于燃气轮机而言,燃烧室出口温度是一个重要的指标,在运行工程中是不允许出现大幅波动的。为此,本文在详细分析燃料切换过程的基础上,采用分段逼近的方法,很好的解决了这一问题。通过控制仿真表明,采用分段逼近控制在响应时间基本没有变化的情况下,燃烧室出口温度没有超温。 在确定了双燃料系统的燃烧控制和切换控制策略基础上,本文设计了基于西门子PLC的软硬件系统和基于Wincc的良好人机界面,便于参数设置和控制。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP273

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【参考文献】
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