某型舰用三轴燃气轮机性能仿真研究

刘小方，蒋 磊，司品顺

(1．中船重工集团公司703研究所无锡分部，江苏 无锡214151;2．江苏科技大学能源与动力工程学院，江苏镇江212003)

燃气轮机具有功率大、单位质量轻、启动和加载时间短、污染低等优点，越来越受到各国海军的青睐。但是，燃气轮机的工作特性具有高度非线性，其实际工作过程很难被掌握。通过建立燃气轮机系统的仿真模型解决了这一难题，对预测其实际工作特性，研究其在运行中存在的问题具有重要意义。本文以某型舰用三轴燃气轮机为研究对象，在分析机组结构和特性的基础上，选择应用MATLABSimulink软件，利用模块化建模的方法，建立三轴燃气轮机各子系统的数学模型和仿真模型。在仿真模型中，对部件特性曲线的处理是关键，直接影响整个燃机系统的仿真精度。本文基于最小二乘法，对压气机特性曲线做二步一元拟合，达到了较好的拟合精度。最后，连接各子系统模型组成三轴燃气轮机系统仿真模型，并对其动态和稳态工况进行仿真计算。

1 燃气轮机数学模型

本文所研究的三轴燃气轮机由低压压气机(简称LC)、高压压气机(简称HC)、燃烧室(简称FB)、高压涡轮(简称HT)、低压涡轮(简称LT)以及动力涡轮(简称PT)等部件组成。燃气轮机动态性能主要决定于各种惯性，其中主要的两种是容积惯性和转子转动惯性。容积包括低压压气机与高压压气机间的连接段容积V1、高压压气机与高压涡轮间的连接段及燃烧室的纯容积V2、高压涡轮与低压涡轮间的连接段容积V3以及低压涡轮与动力涡轮间的连接段V4;转子包括低压涡轮与低压压气机转子、高压涡轮与高压压气机转子和动力涡轮与负载转子。……