多热电联产机组建模及热电动态耦合特性分析

为解决多热电联产机组发电与供热、供汽负荷存在强耦合、对象兼有大惯性大迟延、系统时变非线性等多种复杂特性而难以控制的问题,采用机理分析方法建立某300 MW机组各主要动态环节的能量平衡微分方程,并依据设计和运行数据确定模型参数,建立了适用于全负荷工况的动态模型,并将机组实际输入信号引入模型,通过对比模型输出与对象实际输出...     

350 MW超临界CFB机组负荷控制系统建模

针对某350MW超临界CFB机组,从机理分析出发,研究了给煤系统、炉膛热量释放、汽水加热系统和汽轮机系统的动态过程,建立了负荷控制系统模型,并通过稳态工况推导、回归分析和粒子群算法实现了模型参数的辨识和部分未知函数关系的确定。基于实际运行数据,验证了模型的准确性,并在Simulink仿真平台上进行了模型阶跃试验。结果表明:模型输出与实际输出具有良好的一致性,所建立的模型能准确反映机组的运行特性,可以满足各种控制算法的设计要求,为超临界CFB机组负荷控制系统的设计提供了理论基础。     

基于BP神经网络的供热机组低压缸质量流量在线监测方法

汽轮机低压缸质量流量的实时监测对极寒地区大型供热机组具有重要意义,但却存在难以在现场直接测量的问题。提出了一种基于BP神经网络的供热机组低压缸质量流量在线监测方法。以机组负荷、主蒸汽流量、主蒸汽压力和中压缸排汽压力作为输入,以低压缸质量流量为输出,建立BP神经网络计算模型,利用插值方法获取样本数据。最后,基于PI数据平台开发了汽轮机低压缸质量流量的实时监测系统,并在2台600MW供热机组上进行了实际应用测试。结果表明,该系统给出的常运行工况监测值与经验值是相吻合的,对极寒温度下机组低负荷、大流量供热运行时的空冷岛防冻预警具有一定的指导意义。     

供热机组发电负荷-机前压力-抽汽压力简化非线性动态模型

针对抽汽式供热机组利用调节蝶阀控制抽汽压力来调节供热抽汽质量流量的特点,通过分析汽轮机供热抽汽环节的能量平衡特性,建立微分方程形式的供热机组给煤质量流量-汽轮机调门开度-调节蝶阀开度与发电负荷-汽轮机前压力-抽汽压力的简化非线性动态模型.在此基础上分别进行了发电负荷、机组抽汽压力和热网循环水质量流量扰动仿真试验.结果表明:模型输入输出关系符合机组实际情况,能够解释供热系统中通过调节供热抽汽压力维持供热抽汽质量流量跟随供热负荷需求变化的内在机理.     

1000MW直流炉机组非线性动态模型及闭环验证

为获得适用于大范围变工况的超超临界机组机理模型,采用机理分析法建立了协调控制系统(包括制粉系统、锅炉系统和汽轮机系统)模型,输入量为燃料量指令、总给水量和汽轮机调门开度,输出量为汽水分离器蒸汽焓值、主蒸汽压力和机组功率.在参数辨识方面,静态参数采用机组稳态运行数据结合非线性回归分析获得;动态参数采用免疫遗传算法,结合大范围变工况运行数据求取,最后对所建立的机理模型进行静、动态模型验证.结果表明:此协调控制系统模型具有正确、简单的机理模型结构和较高的精度,可用于控制算法测试和协调控制系统设计.     

500MW机组简化的非线性动态模型

建立火电机组的简化模型，可以为控制系统的设计提供依据，也可以作为一个通用仿真平台用来评价各种控制算法的性能。针对机组负荷／压力对象，依据基本的质量平衡、容积平衡和能量平衡关系，采用机理分析和实验数据拟合相结合的方法，分析制粉过程、锅炉蓄热、过热器差压、汽轮机动态的特点，建立得到机组在大范围变工况运行下简化的非线性动态模型。模型采用机组稳定运行工况点的数据确定静态参数，利用汽轮机调门开度扰动和燃料量扰动实验确定动态参数。实验表明，模型能够反映机组主要的动态特性和非线性特性，具有很好的复现性。图7参9     

300MW燃煤电厂热力系统仿真研究

基于过程系统工程的建模和仿真原则,针对某电厂300MW燃煤机组开发了一套稳态热力学仿真系统,并详细阐述了模型建立的基本思路和方法,通过改变输入参数、负荷和环境条件,仿真电厂在不同工况下的运行特性．结果表明：系统仿真所获得的结果与实际电厂的性能测试数据相比误差不超过2％;通过仿真可获得主要物流、能流的热力学参数（包括质量流量、温度、压力、比焓、比熵等）和主要设备的运行参数（包括汽轮机和泵的等熵效率、加热器端差、热传导系数等）,为燃煤电厂的实际运行优化、炯分析、热经济学分析等提供基础数据．     

计及阀门非线性的汽轮机动态响应特性

随着电力系统中新能源渗透率的不断增高,火电机组所面临的调节任务不断加重,为维持电网稳定,汽轮机组必须更为频繁地调节对外出力。通常情况下,汽轮机功率主要由通过各级叶片的蒸汽流量有关,通过调节高调阀开度可以改变蒸汽流量从而调节机组功率。本文考虑了汽轮机实际运行中综合阀位指令与实际阀门开度之间的非线性关系,通过加入阀门非线性对传统模型进行了修正,并研究了阀门非线性对模型动态响应特性的影响。     

SCAL型间接空冷塔动态特性研究

以某600MW机组大型SCAL型间接空冷塔为对象,建立了空冷塔的动态特性数学模型,并采用Euler算法完成了模型求解,进而分析了循环冷却水进口水温、循环水质量流量、环境温度和环境风速等扰动发生时空冷塔焓温通道的动态响应特性,得到了空冷塔的动态特性参数,并将模拟结果与现场数据进行了对比分析.结果表明:模拟结果能够正确反映冷却塔的动态特性,误差在3%之内,可为间接空冷系统的运行控制提供理论指导.     

夏季工况直接空冷系统最佳真空特性的研究

以某660MW超临界直接空冷机组为研究对象,基于机组夏季工况下实际运行数据,建立了汽轮机变工况模型与空冷系统变工况模型,并分别利用电厂空冷系统常干时性能曲线以及电厂原热力特性计算说明书验证了这2个模型的计算准确性.分析了不同边界条件下(包括空气温度、凝汽器的换热环境、负荷、风机转速等)凝汽器最佳真空的选取.结果表明:夏季工况下,当负荷较高时,风机应始终保持在超频运行,以维持空冷系统的背压,保证运行安全性;当负荷较低时,在固定凝汽器蒸汽质量流量下,随着冷却空气量的增加,机组出力增加量与风机耗功增加量的差值有最大值.运行时应首先考虑如何合理设置运行参数以得到较高经济性.     

主蒸汽参数变化对机组功率影响的定量研究

针对电厂汽轮机运行过程中主蒸汽参数不可避免地会偏离设计值而引起机组功率和各项经济指标变化这一现象,以汽轮机功率方程为基础,根据汽轮机变工况工作的基本原理以及各参数之间的变化关系,推导出主蒸汽参数变化的功率增量方程。通过对具体机组的计算并将所得曲线与厂家提供的曲线相比较,结果表明该方程具有一定的计算精度,简单适用,能够满足工程的实际需要。     

调峰运行时汽轮机组蒸汽初压的优化确定

汽轮机调峰运行采用滑压运行方式是较经济的方式,而蒸汽初压的优化确定很有意义。利用汽轮机变工况计算结果,给水泵特性,循环水泵特性等曲线的拟合,以实际供电功率与计划调度负荷之差最小作为确定蒸汽初压的目标函数,建立调峰运行滑压运行最优初压数学模型。以某电厂300MW机组为例进行计算,得滑压运行最优初压曲线,有助于指导运行人员的经济运行,可作为电厂能耗分析的基准值。本文以简单理论为基础分析问题,综合多方已知条件进行电厂运行参数优化这种方法值得研究人员探索。     

某火电机组汽电双驱引风机系统辅机故障控制仿真及试验分析

为了研究某火电机组风烟系统采用汽电双驱型引风机系统,不同设备故障条件下机组相应的控制策略,依据热力学原理及设备固有属性,并搭建了相应的动力学模型,对发电机跳闸、小汽轮机跳闸、引风机与小汽轮机同时跳闸3种故障下的控制策略进行分析。最后,通过3次实际试验验证了控制策略及模型仿真结论的正确性。研究表明：在发电机跳闸时,可以通过调门快速动作到一定开度来保证机组的安全运行;在小汽轮机跳闸或引风机与小汽轮机同时跳闸时,可以通过保证机组的水煤比、风煤比等参数实现机组的减负荷运行。     

An all-condition simulation model of the steam turbine system for a 600 MW generation unit

Coal-fired generation units in China often operate under off-design loads. The off-design performance has important influence on operation energy consumption of generation units. An all-condition model is of critical importance for studying the off-design performance. In this paper, an all-condition simulation model of the steam turbine system for a 600 MW generation unit is built. Based on the actual system composition, the steam turbine system is divided into several sub equipment. A sub model is established for each device. In the turbine model, a parameter M is defined as the intermediate variable to calculate the extraction pressure of turbine. The operating data from a 600 MW generation unit are used to verify the all-condition model. The heater fouling conditions are also calculated. The result shows that the model successfully predicts the operation parameters under different loads and forecasts the thermal performance of typical equipment failure.     

基于改进熵权法的多元状态估计模型在汽轮机能效监测中的应用

为了提高汽轮机能耗预警水平,将多变量状态估计技术(MSET)作为汽轮机能效监测的数据挖掘方法,在完成不同工况机组能耗水平分类的基础上,利用改进的熵权法计算能效偏离度。将偏离度和警报阈值结合来判断汽轮机运行工况水平,及时获取能耗时间点,并定位引起能耗异常的特征参数,该方法克服了单一热耗率指标评价能效变化的局限性。以某电站600 MW机组的汽轮机历史运行数据为研究对象,借助聚类算法完成汽轮机热耗分类,以最佳热耗率所在类簇的部分运行数据作为训练样本建立MSET能耗模型,并完成模型正确性验证。利用剩余类簇在能耗模型下实际观测值和模型估计值的偏差,并结合信息熵权法分配与热耗相关的特征参数属性权重,计算获得偏离度指数,完成汽轮机能耗异常预警。结果表明：该方法可以为汽轮机能效异常变化提供及时的预警信息并定位导致能耗异常的参数。     

基于Dymola平台的超超临界二次再热机组切除高压加热器动态仿真

为了分析某660 MW超超临界二次再热燃煤机组快速响应动态特性,基于Modelica/Dymola平台建立了高精度二次再热机组动态仿真模型。为了验证模型的可靠性和精确性,将仿真结果与不同负荷下设计数据进行比较发现,模型在不同负荷下的静态误差均在±5%以内。针对目前灵活性运行对电网负荷快速响应要求,模拟机组在分别切除4个高压加热器后负荷的瞬态响应特性,并具体分析了切除1号高压加热器对汽轮机抽汽以及锅炉主要受热面烟气侧与蒸汽侧动态特性的影响,获得了切除高压加热器后汽轮机抽汽变化动态过程和发电功率快速响应情况,以及锅炉烟气侧与蒸汽侧的参数变化动态过程。模拟结果表明：切除4个高压加热器均可以有效增加机组瞬时电负荷,分别可以达到29.8,15.6,8和6 MW,快速发电功率增加持续时间达到1 100,100,130和250 s,说明切除高压加热器可以改善二次再热燃煤机组对电网自动发电控制(AGC)的快速响应特性。     

火电机组湿态运行下的协调系统模型和控制策略研究

为进一步提升火电机组运行灵活性,直流炉机组将调峰负荷下限逐渐拓宽至湿态运行,直流炉机组湿态稳定运行模式成为新的研究方向。以直流炉机组湿态运行过程为研究对象,分析了机组运行工艺流程和实际运行数据,提出了湿态运行机组的协调控制结构。利用机理分析和数据双向驱动的复合建模方法建立了湿态运行机组的简化控制模型,经过检验,模型输出与实际数据的机组功率和主蒸汽压力的相对偏差分别为2.85%和1.87%。在对调节特性研究的基础上,设计了基于直接能量平衡的湿态运行协调控制策略,仿真结果表明,该控制策略能够完成湿态运行过程的控制任务。     

汽轮机组配汽方式的推荐

汽轮机组运行的经济性和安全性与其配汽方式密切相关,选择合适的配汽方式对机组运行极为重要。根据某热电厂6号机的热力参数汇总表,提出了计算喷嘴组流量与其进出口压力比的关系的方法,给出了新的配汽方式,并对两次配汽方式下的机组进行相关热力计算。计算结果表明,推荐的配汽方式下的机组经济性较好。     

考虑凝汽器压力的火电厂循泵出口阀启闭规律优化

当火电厂循环冷却水系统中发生水力瞬变时,凝汽器可能出现冷却水失水现象,这将导致凝汽器压力增高,从而影响汽轮机组运行的稳定性及安全性。循泵出口阀启闭规律的优化设定对凝汽器最大失水量能起到一定的控制作用。本文提出水力过渡过程计算结合凝汽器变工况计算的方法来优化设定阀门规律。经应用于300MW汽轮机组实例表明,采用该法确定的最优规律,凝汽器最小过流量从1.991m3/s增加到2.271m3/s,凝汽器最大压力从22.111kPa降低为16.911kPa。这样既能保证循环水系统的水力安全,又考虑了瞬变过程中凝汽器的动态特性,有利于汽轮机组的安全稳定运行。     

基于3KEYMASTER软件的核电站汽轮机数学模型与仿真

以福建宁德1000 MW核电机组汽轮机为研究对象,经过系统划分和对具体物理设备进行合理简化和假设后,建立了汽轮机组的动态数学模型。在3KEYMASTER仿真平台上进行了论证,经测试该模型能够正确反映核电站汽轮机的动态特性。