燃气轮机驱动压缩机组性能仿真研究

摘要

燃气轮机驱动压缩机组（简称燃驱压缩机组或燃压机组）以其卓越的性能和非常经济的运行费用在天然气管道输送中得到广泛应用，对燃驱压缩机组的稳态和动态特性的研究也就变得尤为重要。对燃驱压缩机组进行模块化仿真研究，可以对机组进行多种特性研究，为设计方案的改进提供依据，节约试验时间和经费。本文以首台套国产化的30MW级燃驱压缩机组为研究对象，对天然气出口流量控制模式下的动态特性进行了重点分析。
　　本文主要进行的工作如下：
　　首先，基于模块化建模思想，建立燃驱压缩机组各部件的非线性数学模型，充分考虑部件间的容积惯性、转子的转动惯性。采用多维插值法对压气机特性和离心压缩机特性进行处理。
　　其次，建立基于Matlab/SIMULINK仿真平台的燃驱压缩机组各部件及总体仿真模型。充分考虑压气机的防喘放气、冷却抽气和涡轮冷却掺混等热力过程以及超速放气，离心压缩机的防喘回流等，采用串级PID控制方法对天然气出口流量进行控制。
　　然后，对燃驱压缩机组模型进行了稳态仿真计算，对照西气东输烟墩站现场运行数据，验证了模型的准确性，进而进行了变工况仿真计算和分析。
　　最后，对燃驱压缩机组模型进行了动态仿真计算，重点分析了模型在天然气外输流量设置值变化、离心压缩机入口压力温度变化、下游管网压力变化时机组各主要参数的动态响应。针对工艺管道对机组动态响应的影响，对模型做了适当优化。

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第一章 绪论

1.1 燃驱压缩机组研究背景

1.2国内外研究现状及分析

1.3本课题研究的主要内容

第二章 燃驱压缩机组数学模型建立

2.1天然气增压站及燃驱压缩机组流程介绍

2.2燃气轮机部件数学模型

2.3 工质热物性的处理

2.4压气机和涡轮特性处理

2.5涡轮冷却的简化处理

2.6 天然气离心压缩机负载模块

2.7机组串级PID控制模型

2.8本章小结

第三章 燃驱压缩机组仿真模型建立与验证

3.1 燃气轮机仿真模型

3.2离心压缩机负载仿真模型

3.3燃驱压缩机组仿真模型

3.4仿真模型准确性验证

3.5 本章小结

第四章 燃驱天然气压缩机组仿真与分析

4.1燃驱压缩机组变工况性能分析

4.2燃驱压缩机组动态特性分析

4.3燃驱压缩机组模型优化与结果分析

4.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录（一） 攻读硕士学位期间发表论文