Gas turbines are expensive complex

Gas turbines are expensive complex plants which are used in critical applications such as power generation, oil and gas industries, process plants and aviation. Nowadays, industrial gas turbines are designed to be more energy- efficient and reliable. To achieve high efficiency, they work near their limitations and their instability margins. Thus system’s disturbances and non-optimum control systems can drive them to instability. Also, working in off-design conditions can lead to lower efficiency and performance degradation. Therefore, there is an increasing demand for accurate dynamic and static modeling of gas turbines in different application to investigate system’s responses and improve existing control systems.
Mathematical modeling of gas turbines is used in different stages of design, test, commercial control system
development and in-service uses. In each stage and application, models of different accuracy and degrees of
detail are required. Due to model’s application, different
modeling techniques have been developed. In [1] a model is developed using experimental data of power plant turbine.

This model is extensively used in further researches but the model is only valid for specific operating range of nominal power and its parameters don’t have structural meaning. In [2] different turbine’s models are mentioned but they are also simple turbine’s models which don’t involve many dynamics. Simulating the turbine in different operating modes and under most occurring environmental conditions, can be achieved using detailed thermodynamic modeling of turbine’s main components. Using a nonlinear complex model has the advantage that it deals with errors of numerical integration methods. But for control design applications, simpler linear models are preferred. Nonlinear static and dynamic characteristics of turbine are continuous and differentiable functions during its normal operation. Thus, its dynamics can be described by linear dynamic models in a neighborhood of the steady state conditions. Reference [3] has discussed different approaches in gas turbine modeling, mainly identification based models.
This paper presents a short overview of the nonlinear dynamic simulation of V94.2 gas turbine and necessity of linear modeling approach is outlined in section II. Deriving linear models of engine in different operating points using identification methods is presented in section III. Obtained results in linear modeling are discussed in section IV.

Kết quả (Việt) 2:

Tua bin khí là cây phức tạp đắt tiền được sử dụng trong các ứng dụng quan trọng như công nghiệp năng lượng, dầu khí, nhà máy chế biến và hàng không. Ngày nay, tua bin khí công nghiệp được thiết kế để có hiệu quả hơn về năng lượng và đáng tin cậy. Để đạt được hiệu quả cao, họ làm việc gần giới hạn của họ và lợi nhuận ổn định của chúng. Như vậy các rối loạn của hệ thống và hệ thống kiểm soát không tối ưu có thể đẩy họ vào bất ổn. Ngoài ra, làm việc trong điều kiện off-thiết kế có thể dẫn đến hiệu quả thấp và suy giảm hiệu suất. Vì vậy, có một nhu cầu ngày càng tăng cho các mô hình năng động và tĩnh chính xác của tua bin khí trong ứng dụng khác nhau để điều tra phản ứng của hệ thống và cải thiện hệ thống điều khiển hiện có.
Mô hình toán học của tua bin khí được sử dụng trong các giai đoạn khác nhau của thiết kế, kiểm tra, kiểm soát hệ thống thương mại
và phát triển trong -service sử dụng. Trong mỗi giai đoạn, ứng dụng, các mô hình chính xác và mức độ khác nhau
chi tiết được yêu cầu. Do áp dụng mô hình của, khác nhau
mô hình kỹ thuật đã được phát triển. Trong [1] là một mô hình được phát triển sử dụng số liệu thực nghiệm của tuabin nhà máy điện. Mô hình này được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu thêm nhưng mô hình chỉ có giá trị đối với phạm vi hoạt động cụ thể của quyền lực trên danh nghĩa và các thông số của nó không có ý nghĩa cấu trúc. Trong [2] mô hình khác nhau của tuabin được đề cập nhưng họ cũng là những mô hình đơn giản của tuabin mà không liên quan đến nhiều động lực. Mô phỏng các tuabin trong chế độ hoạt động khác nhau và trong hầu hết các điều kiện môi trường xảy ra, có thể đạt được bằng cách sử dụng mô hình nhiệt động chi tiết của các thành phần chính của tuabin. Sử dụng một mô hình phức tạp phi tuyến có lợi thế mà nó đề với lỗi của phương pháp tích phân số. Nhưng đối với các ứng dụng điều khiển thiết kế, mô hình tuyến tính đơn giản được ưa thích. Đặc điểm phi tuyến tĩnh và động của tuabin là các hàm liên tục và khả vi trong quá trình hoạt động bình thường của nó. Như vậy, động lực của nó có thể được mô tả bởi các mô hình động tuyến tính trong một khu phố của các điều kiện trạng thái ổn định. Tài liệu tham khảo [3] đã thảo luận các cách tiếp cận khác nhau trong mô hình tuabin khí, chủ yếu là mô hình dựa trên nhận dạng. Bài viết này trình bày một cái nhìn tổng quan ngắn của các mô phỏng động phi tuyến của tuabin khí V94.2 và sự cần thiết của phương pháp mô hình tuyến tính được trình bày trong phần II. Phát sinh mô hình tuyến tính của động cơ tại các điểm điều hành khác nhau bằng cách sử dụng phương pháp nhận dạng được trình bày trong phần III. Kết quả thu được trong mô hình tuyến tính được thảo luận trong phần IV.