天然氣內(nèi)燃式定壓加熱發(fā)電系統(tǒng)的研究

【摘要】：天然氣發(fā)電屬熱發(fā)電范疇，本文在明確布雷頓循環(huán)原理的基礎(chǔ)上提出了天然氣內(nèi)燃式定壓加熱發(fā)電系統(tǒng)并對系統(tǒng)的各個部分的設(shè)計和控制進行了深入的研究。主要分以下幾部分對天然氣內(nèi)燃式定壓加熱發(fā)電系統(tǒng)進行了研究： 首先，在確立了天然氣內(nèi)燃式定壓加熱發(fā)電系統(tǒng)基本原理的基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)模型的搭建、分析了其數(shù)學(xué)模型。為系統(tǒng)的設(shè)計及控制做了充足的準備工作。天然氣定壓加熱發(fā)電系統(tǒng)各個組成部分中燃燒室和氣動發(fā)動機的效率至關(guān)重要，因此針對燃燒室和氣動發(fā)動機主要做了以下兩方面工作：（1）完成了燃燒室及其點火系統(tǒng)的設(shè)計。對氣動發(fā)動機的配氣結(jié)構(gòu)進行了改造，將原有的凸輪軸配氣結(jié)構(gòu)改為由電磁鐵控制的配氣結(jié)構(gòu)，通過電磁鐵的吸合來控制氣門的打開與關(guān)閉。提高了發(fā)動機配氣結(jié)構(gòu)工作的效率與可靠性。（2）使用STM32作為燃燒室點火系統(tǒng)和電磁式配氣結(jié)構(gòu)的控制器。在Multisim中對設(shè)計的燃燒室點火系統(tǒng)及電磁式氣動發(fā)動機配氣結(jié)構(gòu)控制電路進行了仿真，驗證了設(shè)計電路的正確性。 其次，針對發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)主要做了以下兩方面工作：（1）為了達到系統(tǒng)發(fā)電效率最優(yōu)化，系統(tǒng)中的發(fā)電機需要進行調(diào)速，本文通過基于轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制的方法完成鼠籠電機的調(diào)速。在充分理解矢量控制的基礎(chǔ)上，建立了鼠籠電機基于轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制的控制系統(tǒng)，并在MATLAB/Simulink中搭建了控制系統(tǒng)的模型，進行了仿真。仿真結(jié)果表明了本文所采用矢量控制算法的正確性，電機具備了很好的動態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能。（2）完成了網(wǎng)側(cè)變流器的選型及控制，對網(wǎng)側(cè)變流器的控制做了詳細的分析。 最后，完成了監(jiān)測系統(tǒng)的各個傳感器的選型及上位機的設(shè)計，使用LabVIEW作為系統(tǒng)的上位機，利用LabVIEW完成對整個系統(tǒng)中重要數(shù)據(jù)的監(jiān)測。 本文完成了整個天然氣內(nèi)燃式定壓加熱發(fā)電系統(tǒng)的研究設(shè)計過程，對實際中的天然氣發(fā)電提供了必要的理論依據(jù)，對實際運行的系統(tǒng)有一定的意義。 【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)電 電磁式氣動發(fā)動機 監(jiān)測系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM619
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題背景及研究意義8-10
• 1.1.1 課題背景8-9
• 1.1.2 研究目的及意義9-10
• 1.2 天然氣發(fā)電的類型及特點10-12
• 1.2.1 聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機10-11
• 1.2.2 燃氣內(nèi)燃機11-12
• 1.3 天然氣發(fā)電國內(nèi)外現(xiàn)狀12-13
• 1.3.1 國外發(fā)展狀況12-13
• 1.3.2 國內(nèi)發(fā)展狀況13
• 1.4 我國天然氣發(fā)電的前景13-14
• 1.5 我國天然氣發(fā)電所面臨的問題14-16
• 2 天然氣內(nèi)燃式定壓加熱發(fā)電系統(tǒng)的組成及原理16-21
• 2.1 天然氣內(nèi)燃式定壓加熱發(fā)電系統(tǒng)的組成及搭建16-18
• 2.1.1 天然氣內(nèi)燃式定壓加熱發(fā)電系統(tǒng)的組成16-17
• 2.1.2 天然氣內(nèi)燃式定壓加熱系統(tǒng)的搭建17-18
• 2.2 天然氣內(nèi)燃式定壓加熱系統(tǒng)的原理及其數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.2.1 天然氣內(nèi)燃式定壓加熱系統(tǒng)的原理18-19
• 2.2.2 天然氣內(nèi)燃式定壓加熱發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的計算19-21
• 3 燃燒室及電磁式氣動發(fā)動機配氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計及控制21-38
• 3.1 燃燒室及其點火系統(tǒng)的設(shè)計21-23
• 3.1.1 燃燒室的設(shè)計21
• 3.1.2 燃燒室點火系統(tǒng)的設(shè)計21-23
• 3.2 電磁式氣動發(fā)動機配氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計23-28
• 3.2.1 氣門彈簧的勁度系數(shù)的測量24-26
• 3.2.2 氣門電磁鐵所需吸力的計算26-28
• 3.3 電磁式氣動發(fā)動機控制方案的設(shè)計28-38
• 3.3.1 TL494 芯片引腳及主要功能28-31
• 3.3.2 電磁氣門的控制方案設(shè)計31-38
• 4 發(fā)電及并網(wǎng)的控制系統(tǒng)設(shè)計38-57
• 4.1 發(fā)電系統(tǒng)機側(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計38-57
• 4.1.1 發(fā)電機的選擇38-40
• 4.1.2 發(fā)電機側(cè)控制系統(tǒng)40-57
• 5 天然氣內(nèi)燃式定壓加熱發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)57-64
• 5.1 監(jiān)測系統(tǒng)的組成57-58
• 5.2 監(jiān)測系統(tǒng)各個模塊介紹58-59
• 5.2.1 溫度傳感器模塊58
• 5.2.2 壓力傳感器模塊58
• 5.2.3 電量測量模塊58-59
• 5.2.4 數(shù)據(jù)采集及處理模塊59
• 5.3 上位機的設(shè)計59-62
• 5.3.1 LabVIEW 的介紹及其特點60-62
• 5.4 通訊方式及串口選擇62-63
• 5.5 下位機的設(shè)計63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻66-71
• 附錄 A 控制系統(tǒng)整體硬件圖71-72
• 在學(xué)研究成果72-73
• 致謝73

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