基于MATLAB／GUI的船舶发电系统仿真软件设计的研究.pdf

第25卷 第2期 《燃 气 轮 机 技 术》 Vol_25 No．2 2012年 6月 GASTURBINE TECHNoL0GY Jun．，2012 基于MATLAB／GUI的船舶发电系统仿真软件设计的研究 应雨龙 ，李丽利 ，王志涛 ，李淑英 ，李 辉 ，胡晓明 (1．哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院，哈尔滨 150001； 2．中国船舶重工业集团公司第701所，武汉 430064) 摘 要：本软件旨在为从事燃气轮机发电系统设计及性能优化的工程设计人员提供一个集中设计和管理的 软件平台。本文利用系统仿真技术，基于模块化的建模思想，对船舶发电系统进行模块化建模，建立了一套 船舶燃气轮机发电系统仿真模型。利用Matlab／GUI技术建立船舶燃气轮机发电系统仿真界面，通过人机界 面实现控制仿真模型，并实现后处理等功能，使整个仿真系统操作更为人性化，减轻使用者的操作需求。 关 键 词 ：燃气轮机；发电机组；模块库 ；MATLAB／GUI 中图分类号 ：TK479 文献标识码 ：A 文章编号 ：1009—2889(2012)02—0037—06 船舶综合电力系统代表着当今船舶动力的发展 方 向，其特点是把 电力推进、高能设备、探测设备和 日常用 电综合为统一系统来考虑和设计。这样 的综 合系统能够为船舶的总体设计、使用、施工建造、动 力配置和选型，以及动力系统的使用管理等带来最 大的灵活性 ；能够降低动力装置全寿命周期费用；能 够降低船舶动力装置的噪声，提高其可靠性、安全性 和操纵性以及工作效率；增大平均故障间隔时间；增 c一压气机 B_燃烧室 HT一高压涡轮 LT一动力涡轮 大续航力；能够满足高耗能设备的电力需求…。本 V一纯流动连接段容积 卜负载 文利用燃气轮机发电机组各个主要模块的数学模 图 1 分轴燃气轮机物理模型，下意图 型 ，建立燃气轮机发电机组各子模块通用仿真模型， 1．1．1 惯性环节 并对其模型的各子模块进行封装，建立 SIMULINK 图1是某分轴燃气轮机的物理模型示意图，模型 仿真模型库。在此基础上，利用 Matlab／GUI技术建 中有高压涡轮转子和动力涡轮转子共两个转子，它们 立船舶燃气轮机发电系统仿真界面，通过人机界面 均是转动惯性环节，分别用 l，， 表示。模型中有两 实现控制仿真模型，并实现后处理等功能，使整个仿 个容积惯性环节：一个容积 位于压气机与高压涡 真系统操作更为人性化，减轻使用者的操作需求。 轮之间，包括燃烧室的容积及压气机与高压涡轮之间 l 燃气轮机发电系统数学模型 的管道容积；另一个容积 位于高压涡轮与动力涡 轮之间，包括两涡轮之间的纯流动连接段容积。 1．1 燃气轮机数学模型 由此建立分轴燃气轮机的转子和容积的运动 燃气轮机由压气机、燃烧室、涡轮等部件组合而 方程 ： 成 ，它的总体性能与这些部件的特性密切相关。在 建模时采用模块化建模的思想，对某型分轴燃气轮 抽 。 = 一 (1)