[發明專利]一種燃氣輪機化學回熱系統的仿真方法

有效

• 申請號: 201811573040.X
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109753702B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 王志濤;張靖凱;戚萬領;李鐵磊;劉瑞;李健;張君鑫;劉碩碩;于海超;李淑英
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 李佳川

本發明的目的在于提供一種燃氣輪機化學回熱系統的仿真方法，包括以下步驟：(1)利用Matlab建立燃氣輪機動態仿真模型；(2)利用Aspen Plus建立化學回熱系統仿真模型；(3)基于Active X技術，搭建Matlab與Aspen之間的數據接口；(4)通過在Matlab中自建M?S?Function模塊以及設置的各全局變量，實現在Matlab環境下對Aspen仿真模型的數據寫入和讀取；(5)通過Matlab GUI建立用戶界面，控制整個系統的運行和數據處理。本發明結合了Matlab強大的數值計算能力、Simulink優秀的模型開發能力和Aspen強大的化工過程模擬能力，所開發的模型能夠動態地模擬燃氣輪機化學回熱過程，并可通過簡單的二次開發來模擬其他類型的燃氣輪機復合循環，可操作性強，應用范圍廣。

技術領域

本發明涉及的是一種燃氣輪機化學回熱仿真方法。

背景技術

燃氣輪機復合循環是提高燃氣輪機整體熱效率和做功能力的一種重要方式，化學回熱在原有的蒸汽回注循環的基礎上，利用碳氫燃料與水蒸氣的重整反應，吸收渦輪排氣的余熱，并轉化為重整氣的熱值和顯焓，從而提高了整體的熱效率。而且由于有過量水蒸氣的加入，一方面提高了渦輪的做功能力，另一方面降低了NOX排放。

Aspen Plus是Aspen Tech公司開發的穩態和動態化工模擬軟件，采用序貫模塊法，包含強大的物性數據庫，同時具有強大的計算能力，可針對各種不同的化工過程，應用十分廣泛。

Matlab是美國MathWorks公司發布的一款數學軟件，它將數值計算、矩陣計算、科學數據可視化以及非線性動態系統的建模和仿真等強大的功能集成在一個易于使用的視窗環境中，為研究人員提供了一種全面的解決方案。

Active X是一種基于Microsoft Windows操作系統的組件集成協議，通過ActiveX，開發者和終端用戶可以選擇由不同的開發商發布的面向應用程序的Active X組件，并將它們無縫地集成到自己的應用程序中，從而完成特定的目的。

由于Matlab無法對化工過程進行詳細地模擬，Aspen無法建立燃氣輪機動態仿真模型和用戶界面。

發明內容

本發明的目的在于提供能夠進行動態仿真的一種燃氣輪機化學回熱系統的仿真方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種燃氣輪機化學回熱系統的仿真方法，其特征是：

(1)利用Matlab/Simulink軟件建立燃氣輪機的動態仿真模型；

(2)利用Aspen Plus軟件建立化學回熱系統的仿真模型；

(3)基于Active X技術，搭建Matlab與Aspen之間的數據接口；

(4)將接口和命令控制語句寫成S函數，利用M-S-Function模塊調用S函數，并將S函數模塊與燃氣輪機模型相連；

(5)通過Matlab GUI建立用戶界面，控制仿真的運行和數據處理。

本發明還可以包括：

1、利用Matlab/Simulink軟件建立燃氣輪機的動態仿真模型，包含：

采用變比熱容的方法，計算燃氣輪機設計點參數，得到設計點燃油量、渦輪膨脹比、排氣溫度；

根據燃氣輪機的壓氣機和渦輪的特性圖，添加容積慣性模塊和轉子慣性模塊，以燃氣輪機設計點參數作為積分初值，得到燃氣輪機本體的動態仿真模型；

對建立的動態模型進行調整，整定PID參數，得到燃氣輪機動態模型。

2、利用Aspen Plus軟件建立化學回熱系統的仿真模型，包含：