重型燃气轮机状态能观度分析及其在故障诊断中的应用

不同能观度的测量模型对重型燃气轮机故障诊断精度影响很大,对测量模型的优劣进行定量评价有重要意义。针对现有系统状态能观度分析存在的不足,提出一种新的基于能观矩阵奇异值分解的状态能观度分析方法,该方法在系统状态处于不同数量级时也可以准确计算系统各个状态的能观度。利用提出的能观度分析方法,计算得到了重型燃气轮机在设计工况下各状态的能观度和各测量对各状态能观度的敏感度排序。利用强跟踪滤波器对两种能观度测量模型下重型燃气轮机压气机故障诊断进行仿真,结果验证了文中方法的正确性,该方法可以用于测量模型优劣的定量评价。     

冷却对燃气透平的熵增及透平效率影响的研究

运用修正的解析模型计算得到叶片冷却空气需求量和温度分布,并从热力学第二定律角度出发,阐述了动、静叶冷却过程的熵增情况,详细分析了冷却空气在冷却通道内的内部摩擦、导热损失模型以及冷却空气与燃气掺混时的内能和动能损失模型.对不同定义下的燃气轮机透平效率进行了比较、探讨,研究了叶片冷却对透平效率的影响,并对其进行了修正.算例结果表明,冷却导致的一系列不可逆熵增使得透平效率发生了2％ -3％左右的下降.因此,在研究中需对冷却导致的透平效率变化进行修正,使得结果更加准确.     

基于SIMULINK的GE9FA重型燃机启动过程仿真研究

针对GE 9FA单轴重型燃气轮机的启动过程进行了建模研究,采用简化处理方法建立了压气机的低转速特性,在Matlab/SIMULINK环境下建立了单轴重型燃气轮机启动过程数学模型,启动过程模型的仿真结果与现场的实际运行曲线的对比表明了本文得到的启动过程模型的正确性,能够满足工程使用的要求。     

重型燃气轮机分段线性化状态空间模型的建立

基于西门子V64.3重型燃气轮机非线性动态模型,建立了该重型燃机的分段线性化状态空间模型。介绍了重型燃机模型的线性化方法,对燃机不同功率稳态工作点进行线性化,得到该工况下的燃机状态空间模型,选取燃机功率为参数建立燃机分段线性化状态空间模型。通过对重型燃机稳态工作点小扰动和加载过程的线性化模型和非线性模型仿真结果对比,表明了本文所建立的分段线性化状态空间模型的准确性。     

一种计算燃气轮机透平叶片温度分布和冷却空气需求量的修正的解析模型

现代燃气轮机冷却技术非常复杂,该文针对传统的计算透平叶片冷却空气量模型的不足,基于热力学、传热学理论,对以往模型进行修正和改进,建立一种考虑了气膜冷却和热障涂层(thermal barrier coating,TBC)的修正的解析模型。通过对不易测得的叶片内部冷却通道参数的合理处理,模型可计算得出叶片的冷却空气需求量以及温度分布情况,并通过算例进行了计算分析,得到较合理的结果。该模型可以用于燃机叶片温度实时监测以提高燃机机组运行的安全性,还可对燃机设计、性能分析和冷却空气量分配控制提供一些参考。     

基于Simulink的单轴重型燃气轮机启动过程仿真研究

本文在课题组原有工作基础上,对重型燃气轮机进行了启动及加载建模研究,在Matlab/Simulink环境下建立了重型燃气轮机启动及加载仿真模型。通过与现场启动和升负荷过程运行数据的对比,表明本文所建立的模型的正确性。     

基于多输出LSSVM的压气机特性的拟合和预测研究

采用最小二乘支持向量机进行了压气机特性拟合和预测研究,利用遗传算法对向量机的核参数和惩罚参数进行优化,提高建模精度,分析了已知特性数据的拟合精度,并对已知转速特性线上的未知数据、已知转速特性线之间的未知转速特性线、已知转速特性线之外的未知转速特性线进行预测,将预测结果与BP神经网络预测结果进行对比,表明最小二乘支持向量机法具有更高的预测精度,可满足工程仿真需求。     

一种重型燃气轮机通用模型的建立

建立一种面向对象的重型燃气轮机通用仿真模型,利用该通用模型建立了2种不同重型燃气轮机的动态模型,通过对燃气轮机模型稳态、动态仿真结果和实测数据进行对比,验证了该通用仿真模型的准确性和通用性,利用该通用模型可以方便地建立各种不同结构的重型燃气轮机模型.利用强跟踪滤波器对基于模型的重型燃气轮机气路故障进行诊断仿真,结果证明,利用建立的通用仿真模型并结合强跟踪滤波器,可以对重型燃气轮机气路故障进行诊断.     

应用遗传算法优化设计管壳式换热器

两级管壳式换热器优化设计是一个有约束非线性规划问题,目前还没有方法能够保证寻找到该问题的全局最优解.传统的转动坐标轴直接搜索可行方向法(DSFD方法)可以获得该问题的局部最优解,但该最优解对初始点的依赖性很大,需要多次尝试寻找"全局"最优解.应用遗传算法对两级管壳式换热器进行优化设计,优化结果与DSFD方法优化结果对比表明,遗传算法更易于寻找"全局"最优解,提高优化过程的效率.