【燃機技術】輕型燃氣輪機液壓起動系統(tǒng)動態(tài)性能分析與優(yōu)化

液壓泵組從油箱吸油,并將油液經(jīng)單向閥輸入液壓馬達,推動液壓馬達帶動附件機匣轉動,液壓馬達回油及殼體泄油經(jīng)管道流回油箱

在燃氣輪機控制系統(tǒng)點火前,燃料不產(chǎn)生推力,燃氣發(fā)生器完全靠液壓馬達驅(qū)動,液壓馬達以最大扭矩輸出,系統(tǒng)輸出轉速通過調(diào)節(jié)泵的排量控制,此時液壓馬達輸出扭矩不變,功率變化趨勢與轉速一致。這一階段燃氣輪機轉動推力完全由液壓起動系統(tǒng)提供,該階段起動系統(tǒng)工況特性對燃氣輪機起動質(zhì)量有重要影響

燃氣輪機冷運轉起動過程與燃氣輪機正常起動時從靜止到清吹轉速升轉過程相似,在此不做贅述

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系統(tǒng)建模與分析

2.1 機組對系統(tǒng)性能要求

為保證燃氣輪機機組的正常起動,液壓起動系統(tǒng)必須滿足一些關鍵性能要求,系統(tǒng)的設計需以這些要求中的參數(shù)為設計依據(jù)

根據(jù)1.2節(jié)內(nèi)容分析,在60s時液壓氣動系統(tǒng)輸出扭矩和功率達到峰值,根據(jù)此時馬達輸出扭矩選取馬達排量Vm為107mL/min。此時泵的輸出流量最大,計算泵的輸出流量Q: 

式中,n60為60s時系統(tǒng)輸出的轉速;η3為液壓馬達容積效率;計算得Q為185L/min

計算液壓泵的最大排量Vp:

式中,n*為液壓泵驅(qū)動電機轉速;η2為液壓泵容積效率;計算得Vp為130mL/r

系統(tǒng)最大功率為60s時系統(tǒng)消耗功率,忽略泵和馬達的機械損耗,計算系統(tǒng)消耗功率P為: 

式中,η1為電機機械效率;計算得P為72kW。 

2.2 系統(tǒng)建模與仿真

液壓起動系統(tǒng)采用電液伺服控制方式,控制系統(tǒng)下達量命令時,向燃氣輪機控制系統(tǒng)輸入4~20mA控制電流,由電氣控制器轉換為控制電壓,與反饋電壓比較后將電壓信號輸入電磁鐵,控制閥芯發(fā)生位移,經(jīng)液壓控制機構放大后,控制液壓泵斜盤驅(qū)動機構發(fā)生位移,同時斜盤驅(qū)動機構通過位置反饋器將位移變化轉化為電壓信號, 反饋給電氣控制器,形成控制閉環(huán)