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中冷循环燃气轮机是在简单燃机的低压压气机和高压压气机之间增加中冷系统，使进入高压压气机的气体温度降低，从而减少高压压气机耗功，改善燃气轮机变工况性能。其中，关键部件为中冷器。因此，有必要对中冷器进行优化设计及建模控制。本文在搜集和阅读国内外先进燃气轮机资料的基础上，整理对比了LMS100系列和WR-21系列先进燃机性能及中冷器设计方案，利用效率-传热单元数法对中冷器设计建模的关键步骤及经验公式进行了归纳总结，为下文优化设计及建模控制做了准备。在设计建模的基础上提出在保证中冷器效率和热侧压降合理范围的前提下，对中冷器尺寸进行优化设计使中冷器芯体质量最小的优化设计模型。优化方法上将智能优化算法与中冷器性能校核程序结合，选择局部和全局寻优能力俱佳的改进Alopex进化算法作为最终燃机中冷器优化设计方法，并编制可扩展性强的可视化界面，方便中冷器的优化设计建模。运用中冷器换热模块优化设计参数，结合中冷燃机控制目标选取集总参数法对其进行动态建模，并运用SIMULINK/S-Function编制模型程序进行不同输入条件的仿真算例分析。将得到的仿真数据采用最小二乘法进行系统辨识得到相应传递函数，分别采用PID及带有Smith预估器的PID控制器对换热模块温度控制系统进行仿真研究。最后对中冷系统的控制和监测系统作概述，详细推导中冷器水分凝析过程，提出冷凝的预防控制策略，为整机控制提供指导。