Please use this identifier to cite or link to this item: http://artemis.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/13010
Title: Μοντέλα Αεριοστροβίλων Διδύμων Ατράκτων Σε Ανοιχτό Και Συνδυασμένο Κύκλο
Authors: Ιάσων Κούβδος
Βουρνάς Κωνσταντίνος
Keywords: ευστάθεια συχνότητας
προσομοίωση συστήματος
ρύθμιση συχνότητας
μοντέλα αεριοστροβίλων
αεριοστρόβιλος διδύμων ατράκτων
αεριογόνος
συμπιεστής
θάλαμος καύσης
στρόβιλος
μοντέλο συνδυασμένου κύκλου αεριοστροβίλου διδύμων ατράκτων
ατμοπαραγωγός
ατμοστρόβιλος
Issue Date: 27-Nov-2015
Abstract: Στην παρούσα εργασία αναπτύχθηκε υπολογιστική αναπαράσταση μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος, στις οποίες η γεννήτρια κινείται από αεριοστρόβιλο διδύμων ατράκτων με σκοπό την μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς της ταχύτητας περιστροφής της γεννήτριας, επομένως της ηλεκτρικής συχνότητας του συστήματος. Μελετήθηκε η συμπεριφορά της μονάδας εάν προστεθεί βρόχος ανάδρασης στο σήμα που καθορίζει την παροχή καυσίμου και το κατά πόσο μια τέτοια εφαρμογή επιτυγχάνει τον στόχο της επιτάχυνσης της απόκρισης του συστήματος σε βηματικές μεταβολές του φορτίου της γεννήτριας. Η διάταξη επανατροφοδότησης σήματος που εισάχθηκε στο μοντέλο ήταν ένα βαθμωτό κέρδος. Προσδιορίστηκε πως μια τέτοια διάταξη επιτυγχάνει όντως τον σκοπό της και η μεταβατική απόκριση του συστήματος βελτιώνεται χωρίς να χρειαστεί να εφαρμοστούν άλλες τεχνικές, όπως π.χ. αύξηση της ροπής αδράνειας των ατράκτων της αεριογόνου ή/και του στροβίλου ισχύος και της γεννήτριας, όπως επιλέχθηκε σε προηγούμενη εργασία.Μελετήθηκε η συμπεριφορά του συστήματος εάν δεν υπάρχει σε αυτό διάταξη ελέγχου και ρύθμισης των στροφών της αεριογόνου. Ο έλεγχος επιτυγχάνεται με κατάλληλη ρύθμιση του ανοίγματος των οδηγών πτερυγίων εισόδου στο συμπιεστή και προσδιορίστηκε, θεωρητικά και μέσω προσομοιώσεων, πως ακόμη και χωρίς έλεγχο αέρα / στροφών αεριογόνου το σύστημα είναι συνολικά ευσταθές. Διαπιστώθηκε πως η μεταβατική απόκριση δεν παρουσιάζει σημαντική επιδείνωση στην περίπτωση που η αεριογόνος αφεθεί σε διάταξη αυτορρύθμισης στροφών αλλά και το γεγονός πως η ρύθμιση των πτερυγίων ελέγχου του αέρα εισόδου επιδρά μόνο στην ταχύτητα της αεριογόνου και όχι στην παροχή αέρα, η οποία καθορίζεται από το επίπεδο ισχύος της αεριογόνου.Χρησιμοποιήθηκε μια περισσότερο λεπτομερής θερμοδυναμική εξίσωση στην περιγραφή του θαλάμου καύσης, λεπτομερέστερη χρήση των μηχανικών βαθμών απόδοσης συμπιεστή και στροβίλων όπως και πραγματικά δεδομένα οριακών θερμοκρασιών και ροπών αδράνειας στροβιλομηχανών και γεννητριών τα οποία αντλήθηκαν από τη βιομηχανία. Το μοντέλο που προέκυψε ρυθμίστηκε κατάλληλα ώστε να προκύψουν αποδεκτές αποκρίσεις. Φάνηκε πως ένα πραγματικό σύστημα μπορεί με τις διατάξεις που περιγράφθηκαν να ρυθμιστεί κατάλληλα ώστε να έχει αποδεκτή μεταβατική απόκριση.Τα μοντέλα οικοδομήθηκαν στο περιβάλλον Simulink, το οποίο είναι ένα γραφικό περιβάλλον που ανήκει στη γλώσσα προγραμματισμού Matlab και ενδείκνυται για την αναπαράσταση και μελέτη δυναμικών συστημάτων. Επί αυτών των μοντέλων χρησιμοποιήθηκαν τα σχετικά εργαλεία / συναρτήσεις ανάλυσης δυναμικών συστημάτων που παρέχει η Matlab. Προέκυψαν οι πίνακες ιδιοτιμών, συντελεστών συμμετοχής και ιδιοδιανυσμάτων που περιγράφουν τα μοντέλα (σε ένα συγκεκριμένο σημείο λειτουργίας, καθώς προκύπτουν από την γραμμικοποίησή του). Η χρησιμότητα των μαθηματικών αυτών εργαλείων επαληθεύτηκε μέσω των αποκρίσεων που προέκυψαν από τις προσομοιώσεις.Τέλος οικοδομήθηκε αναπαράσταση μονάδας συνδυασμένου κύκλου, στην οποία τα καυσαέρια του αεριοστροβίλου οδηγούν έναν ατμοπαραγωγό, ο ατμός του οποίου κινεί έναν ατμοστρόβιλο. Αποδείχτηκε πως η συνήθης απαίτηση των μονάδων συνδυασμένου κύκλου για σταθερή θερμοκρασία των καυσαερίων εξόδου του αεριοστροβίλου, τα οποία παρέχουν την θερμική ισχύ στον ατμοπαραγωγό δεν μπορεί να ικανοποιηθεί σε διατάξεις με αεριοστρόβιλο διδύμων ατράκτων. Σε αυτή την αναπαράσταση χρησιμοποιήθηκαν επίσης στοιχεία από την βιομηχανία. Συγκρίνοντας τα μοντέλα συνδυασμένου κύκλου με αεριοστρόβιλο είτε απλής είτε διδύμων ατράκτων φάνηκε πως μια διάταξη διδύμων ατράκτων αποκρίνεται πιο γρήγορα αλλά εμφανίζει μεγαλύτερες ταλαντώσεις και μεγαλύτερη μεταβατική βύθιση ηλεκτρικής συχνότητας απ' ότι μια διάταξη απλής ατράκτου.
URI: http://artemis-new.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/13010
Appears in Collections:Διπλωματικές Εργασίες - Theses

Files in This Item:
File SizeFormat 
DT2015-0364.pdf3.23 MBAdobe PDFView/Open


Items in Artemis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.