Brayton-Kreisprozess (Gasturbine) mit benutzerdefinierten Komponenten
Dieses Beispiel modelliert ein auf dem Brayton-Kreisprozess basierendes Gasturbinen-Hilfstriebwerk (APU). Die Blöcke „Compressor“ (Verdichter) und „Turbine“ sind benutzerdefinierte Komponenten, die auf der Simscape™-Bibliothek „Foundation > Gas“ basieren. Der Energieeintrag in das System wird durch die Wärmezufuhr in die Verbrennungsanlage dargestellt; die tatsächliche Verbrennungschemie wird nicht modelliert. Verdichter und Turbine sind über eine einzelne Welle gekoppelt, so dass die Kraft der Turbine den Verdichter antreibt. Die APU ist als Freiturbine ausgeführt, die den Abgasstrom weiter entspannt, um Nutzleistung zu erzeugen.
Drei PID-Regler regeln die Wellendrehzahl, die Turbineneintrittstemperatur und den Pumpgrenzabstand des Verdichters. Die Systemeingaben werden für drei Szenarien definiert: variierende Wellendrehzahl, variierender Pumpgrenzabstand und variierende APU-Leitschaufelöffnung. Die Berechnung des ersten Szenarios liefert die typische Betriebslinie im Verdichterkennfeld. Die Berechnung des zweiten und dritten Szenarios zeigt, wo die maximale Nutzleistung und der maximale Gesamtwirkungsgrad auftreten.
Modell
Subsystem „Controller“
Simulationsergebnisse von Scopes
Animation der Ergebnisse der Simscape-Protokollierung
Diese Abbildung zeigt eine Animation des Brayton-Kreisprozesses in einem Temperatur-Entropie-Diagramm im Zeitverlauf. Die fünf Zykluspunkte in der Abbildung entsprechen den Sensormessungen „T,s 1“ bis „T,s 5“.
Simulationsergebnisse der Simscape-Protokollierung
