船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的仿真驗(yàn)證

方偉明 張鵬飛 許 建 彭學(xué)創(chuàng) 唐 瀅

中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北武漢430064

船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的仿真驗(yàn)證

方偉明 張鵬飛 許 建 彭學(xué)創(chuàng) 唐 瀅

中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北武漢430064

為在設(shè)計(jì)初期對(duì)某船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行校核，提出了一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證仿真方法。首先，在系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上補(bǔ)充完善仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所需的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；然后，采用RINSIM仿真平臺(tái)工具進(jìn)行模型開(kāi)發(fā)，并通過(guò)建模與模型集成調(diào)試獲得系統(tǒng)仿真模型；最后，進(jìn)行仿真計(jì)算。應(yīng)用該方法開(kāi)發(fā)了某船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證仿真平臺(tái)，并對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了校核。結(jié)果表明：該設(shè)計(jì)驗(yàn)證仿真平臺(tái)的穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，動(dòng)態(tài)趨勢(shì)合理，適于對(duì)船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)；系統(tǒng)仿真；設(shè)計(jì)驗(yàn)證

0 引 言

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為復(fù)雜熱力系統(tǒng)運(yùn)行特性的定量分析奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)，工程實(shí)際的迫切需求和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步則賦予了熱力系統(tǒng)建模與仿真研究新的活力，國(guó)內(nèi)外大批科研人員在此方面進(jìn)行了廣泛而深入的研究。近年來(lái)，仿真技術(shù)已逐漸成為國(guó)際上大型復(fù)雜系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā)的有效途徑和方法，其在縮短研制周期、降低研制費(fèi)用和提高技術(shù)性能方面取得了重大成就。我國(guó)在火電、核電以及船用蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域也開(kāi)展了大量的仿真研究，例如，有些核電站仿真機(jī)借助可信的熱力系統(tǒng)仿真模型，實(shí)現(xiàn)了全范圍的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，解決了儀控系統(tǒng)仿真測(cè)試和操縱員培訓(xùn)等一系列問(wèn)題；有的船用蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)在運(yùn)行階段采用系統(tǒng)仿真的手段進(jìn)行故障診斷與事故預(yù)報(bào)等研究。本文所開(kāi)展的研究主要是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期（方案設(shè)計(jì)階段）進(jìn)行的一種仿真驗(yàn)證研究。

某船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)為低參數(shù)熱力系統(tǒng)，其系統(tǒng)原理、熱力設(shè)備、管路流網(wǎng)以及控制特性均與以往的大中型蒸汽動(dòng)力裝置存在較大差異，是一項(xiàng)全新的設(shè)計(jì)，因此，工程設(shè)計(jì)人員對(duì)熱力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的運(yùn)行特性，尤其是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的掌握就顯得尤為重要。由于受到多方面條件的制約，大規(guī)模系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)工程建設(shè)不可能在方案設(shè)計(jì)階段就投入實(shí)施，為了能在系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期對(duì)船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行校核，更好地掌握系統(tǒng)熱力及控制特性，本文將采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證仿真計(jì)算方法對(duì)船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行各種工況條件下的仿真計(jì)算。

1 數(shù)學(xué)模型分析

某船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的基本原理是：蒸汽發(fā)生器給水與一次側(cè)進(jìn)行熱交換產(chǎn)生蒸汽，然后蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)做功，再由汽輪發(fā)電機(jī)組將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｍ瓿勺龉蟮姆ζ麜?huì)流到冷凝器進(jìn)行冷卻，然后作為給水送到蒸汽發(fā)生器進(jìn)行循環(huán)加熱（圖1）。系統(tǒng)建模主要分為蒸汽發(fā)生器模塊、汽發(fā)機(jī)組模塊、冷凝器模塊以及泵閥及管網(wǎng)等模塊。限于篇幅，本文將只簡(jiǎn)要描述蒸汽發(fā)生器、汽發(fā)機(jī)組和冷凝器等主要模塊的數(shù)學(xué)模型。

圖1 船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖Fig.1 Schematic diagram of marine steam power system

1.1 主要熱力設(shè)備數(shù)學(xué)模型分析

1.1.1 蒸汽發(fā)生器模塊

1）給水腔［1］

連續(xù)方程：

能量守恒：

水位方程：

式（1）～式（3）中，Gf為蒸汽發(fā)生器給水流量；x0為蒸汽干度；Gbo為沸騰段出口流量；Gd為下降段過(guò)冷水流量；mfv，ρfv，F(xiàn)fv，hfv分別為給水腔室水的質(zhì)量、密度、截面積和焓值，hf，hd分別為給水的焓值和下降段過(guò)冷水的焓值；Ld為下降段高度；L為蒸汽發(fā)生器水位。

2）下降段

能量守恒：

式中，hdo為下降段出口的焓值；Vd，ρd分別為下降段過(guò)冷水的容積和密度。

3）預(yù)熱段

能量守恒：

式中，Qp為換熱管向預(yù)熱段傳遞的總熱量；h′，hp分別為上升段飽和水的焓值和預(yù)熱段過(guò)冷水的焓值；ρp為預(yù)熱段水密度；Lp為預(yù)熱段高度；F為上升段截面積。

4）沸騰段

連續(xù)方程：

能量守恒：

式（6）～式（7）中，Qb為換熱管向沸騰段傳遞的總熱量；hb，ρb分別為沸騰段蒸汽的焓值和密度；Lb為沸騰段換熱高度。

5）蒸汽區(qū)

連續(xù)方程：

式中，Qs為單臺(tái)蒸汽發(fā)生器的蒸汽產(chǎn)量；ρ″為飽和蒸汽的密度；Vs為蒸汽容積。

一次側(cè)與二次側(cè)的總換熱量：

1.1.2 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組模塊

1）汽輪機(jī)模塊

能量方程［2］：

連續(xù)方程與轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程［3］：

流量特性方程（非臨界狀態(tài)與臨界狀態(tài)）：

功率與熱力參數(shù)計(jì)算方程［4］：

式（10）～式（13）中，N，n，η分別表示汽輪機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速和效率；G，T，P，h分別表示蒸汽的流量、溫度、壓力和焓；下角標(biāo)g表示generator；st表示steam turbine。

2）發(fā)電機(jī)模塊

將發(fā)電機(jī)作為一種能量轉(zhuǎn)換器看待，用效率來(lái)反映轉(zhuǎn)換效果［5］。發(fā)電機(jī)的輸出參數(shù)有電流Ig，電壓Ug和功率 Ng，可以認(rèn)為效率ηg=ηg(Ng，Ug)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，可以忽略電壓對(duì)效率的影響，近似地認(rèn)為其只與輸出功率有關(guān)。通過(guò)結(jié)合發(fā)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，可以回歸出發(fā)電機(jī)效率ηg與電機(jī)輸出功率Ng或汽輪機(jī)輸出功率NT間的關(guān)系，其中，C1~C4，D1~D4為回歸系數(shù)。

1.1.3 冷凝器模塊

冷凝器接受汽輪機(jī)的排汽，并使其在一定真空度的負(fù)壓條件下通過(guò)自然冷卻水冷卻而凝結(jié)為凝水，冷卻水在管束內(nèi)流動(dòng)。忽略冷凝器殼體與外界大氣之間的熱交換、軸向熱傳導(dǎo)和冷卻管的吸熱量，假設(shè)工質(zhì)沿管道的流動(dòng)截面均勻且軸向?yàn)橐痪S流動(dòng)［6］。冷凝器的簡(jiǎn)化物理模型如圖2所示。

圖2 冷凝器簡(jiǎn)化物理模型Fig.2 The simplified physical model of condenser

熱平衡計(jì)算方程：

冷卻水溫度的變換是由于蒸汽的放熱量與冷卻水的吸熱量不平衡而引起，其插值即為冷卻水出口溫度的變化梯度。動(dòng)態(tài)熱平衡方程為：

傳熱途徑為：熱量由蒸汽到傳熱管，再由傳熱管到冷卻水，換熱方式分別為蒸汽側(cè)對(duì)流換熱、導(dǎo)熱和水側(cè)對(duì)流換熱。以傳熱管外側(cè)表面為基準(zhǔn)計(jì)算傳熱面積時(shí)的傳熱系數(shù)為［7］：

式中，di和do分別為傳熱管的內(nèi)、外徑；k為總換熱系數(shù)；λw為凝結(jié)水和冷卻管材的導(dǎo)熱系數(shù)；αi為冷卻水側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)；αo為蒸汽側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)；Rw為管壁導(dǎo)熱熱阻；Rf為污垢熱阻。

1.1.4 水箱模塊

將水箱簡(jiǎn)化為規(guī)則形狀的容器，且容積參數(shù)已確定。根據(jù)質(zhì)量平衡方程，得到水箱水位數(shù)學(xué)模型：

式中，L為水位；ρ為密度；A為水箱截面積；Grin為進(jìn)入水箱的水量；Grb為向水箱的補(bǔ)水量；Gh為水箱加熱蒸汽耗量；Gcb為向冷凝器的補(bǔ)水量。

1.2 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分析

依據(jù)系統(tǒng)的控制方案，控制系統(tǒng)仿真模型的開(kāi)發(fā)主要包括蒸汽發(fā)生器給水控制、汽發(fā)機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與功率控制，以及冷凝器水位/真空度/過(guò)冷度等綜合控制，限于篇幅，這里將只列舉蒸汽發(fā)生器給水控制系統(tǒng)的控制方案。

1）蒸汽發(fā)生器水位控制

蒸汽發(fā)生器水位控制主要采用蒸汽發(fā)生器水位、蒸汽流量和給水流量的三沖量調(diào)節(jié)，依據(jù)汽水失配信號(hào)和給水流量需求信號(hào)對(duì)給水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度實(shí)施控制［8-9］，控制原理如圖3所示，控制系統(tǒng)的仿真模型依據(jù)控制邏輯圖進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

圖3 蒸汽發(fā)生器水位控制原理圖Fig.3 Schematic diagram of the steam generator feedwater control system

2）給水泵轉(zhuǎn)速控制

給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)依據(jù)蒸汽總管與給水總管壓差隨負(fù)荷變化的定值曲線和實(shí)測(cè)壓差值對(duì)給水泵的轉(zhuǎn)速實(shí)施自動(dòng)控制，以確保給水調(diào)節(jié)閥前后壓差恒定，其控制原理如圖4所示。

2 系統(tǒng)仿真模型開(kāi)發(fā)及邊界處理

2.1 系統(tǒng)仿真模型邊界處理

系統(tǒng)仿真模型以蒸汽發(fā)生器一次側(cè)為邊界，其邊界處理的關(guān)鍵是船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行方案的確定以及蒸汽發(fā)生器的靜態(tài)特性數(shù)據(jù)。在蒸汽發(fā)生器仿真模型的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，主要依據(jù)確定的運(yùn)行方案（圖5，其中橫坐標(biāo)為輸出功率與額定功率的比值，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)參數(shù)與額定參數(shù)的比汽壓力和流量，以及蒸汽發(fā)生器一次側(cè)的進(jìn)出口溫度、壓力和流量等。

圖4 給水泵轉(zhuǎn)速控制原理圖Fig.4 Schematic diagram of the feedwater pump speed control system

圖5 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性Fig.5 Steady state characteristic of marine steam power system

2.2 系統(tǒng)仿真模型開(kāi)發(fā)

船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)仿真模型的開(kāi)發(fā)包含兩種建模方式：圖形化建模和非圖形化建模。其中，蒸汽發(fā)生器采用非圖形化建模，用FORTRAN程序編寫(xiě)，其它的系統(tǒng)、設(shè)備、熱力管網(wǎng)及控制邏輯則采用RINSIM仿真平臺(tái)工具進(jìn)行圖形化建模。熱力系統(tǒng)仿真模型主要包括蒸汽系統(tǒng)、凝給水系統(tǒng)、汽發(fā)機(jī)組、造水補(bǔ)水系統(tǒng)和泄放水系統(tǒng)等，系統(tǒng)控制邏輯模型主要包括蒸汽發(fā)生器給水控制（含水位控制和給水泵轉(zhuǎn)速控制）、汽發(fā)機(jī)組功率控制、蒸汽排放控制、冷凝器綜合控制（含水位、真空度及過(guò)冷度控制）、均衡水箱液位與水溫控制，以及造水補(bǔ)水控制等。

3 系統(tǒng)過(guò)程模型測(cè)試

為保證過(guò)程模型的準(zhǔn)確性，對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程（選取部分測(cè)試工況）進(jìn)行了測(cè)試，系統(tǒng)主要熱工參數(shù)測(cè)試結(jié)果如下所示。限于篇幅，仿真結(jié)果中的其它參數(shù)變化在此將不再贅述。

1）工況1：100%負(fù)荷工況參數(shù)檢查。

啟動(dòng)并保持仿真系統(tǒng)運(yùn)行在100%負(fù)荷工況下，將船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)熱工設(shè)計(jì)參數(shù)（含蒸汽發(fā)生器出口蒸汽壓力、流量、蒸汽發(fā)生器液位、汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽壓力、流量等）與仿真系統(tǒng)計(jì)算值進(jìn)行了比較，誤差小于1%。

2）工況2：100%負(fù)荷降至30%負(fù)荷。

啟動(dòng)并保持仿真系統(tǒng)運(yùn)行在額定負(fù)荷工況下，然后按10%額定功率每分鐘的速度逐級(jí)降功率至30%額定功率，如圖6、圖7所示（其中橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示系統(tǒng)負(fù)荷占額定功率的比值）。隨著負(fù)荷的逐漸降低，系統(tǒng)蒸汽壓力上升至30%負(fù)荷對(duì)應(yīng)的壓力，蒸汽產(chǎn)量與給水流量逐漸下降，最終穩(wěn)定至30%負(fù)荷。由于受假水位的影響，蒸汽發(fā)生器的水位是先降低后上升，然后恢復(fù)至整定值。

圖6 蒸汽壓力、機(jī)組功率和轉(zhuǎn)速變化特性曲線（工況2）Fig.6 Steam pressure，turbine power and speed characteristic（work condition 2）

圖7 蒸汽產(chǎn)量、給水流量及蒸汽發(fā)生器水位變化特性曲線（工況2）Fig.7 Steam production，feedwater flow and steam generator water level characteristic（work condition 2）

3）工況3：30%負(fù)荷升至100%負(fù)荷。

保持仿真系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在30%額定功率工況下，然后按10%額定功率每分鐘的速度逐級(jí)提升功率至100%額定功率，如圖8、圖9所示。隨著負(fù)荷由30%逐漸提升至額定負(fù)荷，系統(tǒng)蒸汽壓力下降到額定值，蒸汽產(chǎn)量與給水流量逐漸上升，最終穩(wěn)定至額定值。由于受假水位的影響，蒸汽發(fā)生器的水位是先上升后降低，最后恢復(fù)穩(wěn)定。

圖8 蒸汽壓力、機(jī)組功率和轉(zhuǎn)速變化特性曲線（工況3）Fig.8 Steam pressure，turbine power and speed characteristic（work condition 3）

圖9 蒸汽產(chǎn)量、給水流量及蒸汽發(fā)生器水位變化特性曲線（工況3）Fig.9 Steam production，feedwater flow and steam generator water level characteristic（work condition 3）

4 典型故障工況模擬與分析

為了驗(yàn)證仿真系統(tǒng)的有效性，對(duì)船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的幾種典型故障工況進(jìn)行了模擬，典型故障工況下系統(tǒng)主要參數(shù)的仿真結(jié)果如下所示。限于篇幅，仿真結(jié)果中的其它參數(shù)變化在此將不贅述。

1）汽輪機(jī)跳機(jī)

啟動(dòng)并保持仿真系統(tǒng)運(yùn)行在額定負(fù)荷工況下，手動(dòng)啟動(dòng)緊急停機(jī)命令，以模擬汽輪機(jī)故障停機(jī)，如圖10所示。隨著機(jī)組功率降為零，蒸汽產(chǎn)量迅速下降，汽輪機(jī)耗汽量的突降，導(dǎo)致蒸汽壓力逐漸上升并觸發(fā)蒸汽旁路排放，當(dāng)壓力降低至設(shè)定值時(shí)，蒸汽旁路排放閥回座，直到蒸汽壓力重新上升后再次打開(kāi)。給水流量隨著機(jī)組的故障停機(jī)會(huì)迅速下降，但由于受蒸汽壓力的影響，給水流量出現(xiàn)了波動(dòng)。

圖10 汽輪機(jī)跳機(jī)工況各參數(shù)變化的特性曲線Fig.10 Some parameters characteristic of steam turbine trip

2）蒸汽隔離閥關(guān)閉

啟動(dòng)并保持仿真系統(tǒng)運(yùn)行在額定負(fù)荷工況下，手動(dòng)啟動(dòng)關(guān)閉蒸汽隔離閥指令，以模擬蒸汽隔離閥故障關(guān)閉的惡劣工況，如圖11所示。手動(dòng)觸發(fā)隔離閥關(guān)閉后，蒸汽流量會(huì)迅速降為零，汽發(fā)機(jī)組停機(jī)，給水流量逐漸降低，蒸汽壓力逐漸上升并觸發(fā)蒸汽排放。

圖11 蒸汽隔離閥關(guān)閉時(shí)各參數(shù)變化的特性曲線Fig.11 Some parameters characteristic of closing the steam isolation valve

5 仿真試驗(yàn)

應(yīng)用仿真系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的若干問(wèn)題進(jìn)行了測(cè)試和分析，下面將舉例說(shuō)明。

5.1 蒸汽發(fā)生器給水控制系統(tǒng)

方案1 將蒸汽母管與給水母管的壓差曲線作為壓差整定值。

由于給水母管與蒸汽母管間的壓降隨負(fù)荷的變化呈拋物線，因而控制系統(tǒng)用一條折線代替拋物線近似地作為給水母管與蒸汽母管間的程序壓差定值（圖4），該程序壓差定值信號(hào)是蒸汽發(fā)生器蒸汽流量平均值的函數(shù)［10-11］。啟動(dòng)并保持仿真系統(tǒng)運(yùn)行在額定負(fù)荷工況下，然后按10%額定功率每分鐘的速度逐級(jí)降功率至30%額定功率（將蒸汽母管與給水母管壓差曲線作為整定值計(jì)算得到的結(jié)果如圖6、圖7所示）。

方案2 將給水調(diào)節(jié)閥前后的壓差作為整定值（保持壓差不變）。

蒸汽發(fā)生器的水位調(diào)節(jié)單靠控制給水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度是難以實(shí)現(xiàn)的，由于給水泵揚(yáng)程隨流量的增加反而降低，所以在控制給水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度時(shí)，閥門(mén)上游的水壓存在著相反的變化，不利于水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，設(shè)置了給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，以保持調(diào)節(jié)閥上游水壓的穩(wěn)定，因而也就保證了各種工況下給水調(diào)節(jié)閥前后的壓差基本不變。啟動(dòng)并保持仿真系統(tǒng)運(yùn)行在額定負(fù)荷工況下，然后按10%額定功率每分鐘的速度逐級(jí)降功率至30%額定功率，將給水調(diào)節(jié)閥前后的壓差作為整定值計(jì)算得到的結(jié)果如圖12所示。

圖12 保持給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不變時(shí)各參數(shù)的特性曲線（方案2）Fig.12 Some parameters characteristic of maintain a constant differential pressure of the feedwater control valve（program 2）

對(duì)比圖7和圖12可以看到，在相同的運(yùn)行工況下，采用方案1和方案2這兩種不同的控制邏輯，仿真計(jì)算得到的蒸汽發(fā)生器水位、蒸汽產(chǎn)量及給水流量的變化趨勢(shì)與穩(wěn)定時(shí)間基本一致，理論上這兩種控制邏輯的控制效果差異并不明顯。

5.2 冷凝器鼓泡除氧與均衡水箱水溫控制調(diào)節(jié)閥選型分析

冷凝器鼓泡除氧和均衡水箱水溫的控制是通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入冷凝器熱阱和均衡水箱的蒸汽流量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，蒸汽流量的調(diào)節(jié)主要是根據(jù)溫度的變化情況來(lái)控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。分別針對(duì)開(kāi)關(guān)型和調(diào)節(jié)型這兩種控制方式進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，啟動(dòng)并保持仿真系統(tǒng)運(yùn)行在100%負(fù)荷工況下，其計(jì)算結(jié)果（冷凝器鼓泡除氧）如圖13所示。

圖13 兩種控制方式對(duì)比Fig.13 Comparison of two different control methods

由圖可以看到，蒸汽流量調(diào)節(jié)閥采用兩種不同的控制方式所得到的水溫控制效果差異并不大。為避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)過(guò)度磨損，降低控制系統(tǒng)的復(fù)雜度，在水溫控制精度要求不高的情況可以考慮采用開(kāi)關(guān)型控制方式。

6 結(jié) 語(yǔ)

船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證仿真系統(tǒng)考慮了熱力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的特性，對(duì)船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的正常運(yùn)行與事故工況進(jìn)行了仿真計(jì)算，定量描述了船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)正常運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程以及典型事故工況的特性，并對(duì)部分系統(tǒng)采用不同的控制方案進(jìn)行了仿真。仿真系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)果準(zhǔn)確，動(dòng)態(tài)趨勢(shì)合理，適用于船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，可為船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)提供有效的分析工具，以及為系統(tǒng)的運(yùn)行操作提供一定的試驗(yàn)條件。

本文提出的設(shè)計(jì)驗(yàn)證仿真方法可用于對(duì)船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行校核，對(duì)船舶蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

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［責(zé)任編輯：盧圣芳］

The Simulation Verification for the Design Scheme of Marine Steam Power Systems

FANG Wei-ming ZHANG Peng-feiXU Jian PENG Xue-chuang TANG Ying
China Ship Development and Design Center，Wuhan 430064，China

To calibrate the overall design scheme of marine steam power systems at an early stage，a simu?lation and verification process of the system design was proposed.Firstly，the data required for comple?menting the simulation system was collected on the basis of the preliminary design scheme.Next，the simu?lation model for marine steam power systems was established through modeling and module debugging，where the modeling portion resorted to the RINSIM platform.Finally，the simulation calculation was con?ducted.To verify the feasibility of the above described procedures，a simulation platform for marine steam power systems was constructed accordingly，and the design scheme of power systems was then calibrated. The results demonstrate the reliability of the simulation platform for its accurate steady state calculation and reasonable dynamic tendency，and prove that the proposed platform is suitable for the validation of the marine steam power system design.

steam power system；system simulation；design validation

U664.11

A

1673－3185（2012）05－71－08

10.3969/j.issn.1673－3185.2012.05.013

2012－04－09

中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心研發(fā)基金（11071101）

方偉明（1981－），男，碩士，工程師。研究方向：系統(tǒng)仿真與控制。E?mail：williamfang701@sina.com

許 建（1963－），男，研究員，博士生導(dǎo)師。研究方向：艦船總體研究與設(shè)計(jì)。

方偉明。