燃煤汽包炉发电机组的动态建模及其运行数据验证

基于机理分析并结合机组实际运行数据,建立了一台汽包锅炉燃煤机组的非线性动态模型。该模型描述了机组的汽包压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度和输出功率的动态特性。该建模方法避免了附加试验信号对机组正常运行的影响。建模过程中,当机组变负荷运行时,其他重要参数如压力、蒸汽流量及吸热量对主蒸汽温度的动态特性的影响得到了研究;并且过热器吸热量由炉膛辐射能信号来确定。验证结果表明：在一定范围内,模型输出的4个输出变量基本上与机组数据是一致的。     

阳宗海300MW机组非线性动态模型

采用机理与实验数据拟合相结合的方法,建立典型300MW机组模型,分析了制粉过程、汽水系统、过热器差压、汽轮机动态的特点.采用稳态运行工况点求取了静态参数,通过最小二乘辨识算法得到了动态参数,并与实际机组协调方式下的运行数据进行了对比验证.实验表明,该模型具有较理想的复现性,可用于控制系统的分析设计和先进算法的性能评价.     

火电机组过热器压力和温度的动态研究

基于过热蒸汽比焓和密度的双线性拟合函数，用机理分析法建立了一段过热器集总参数的压力和温度的动态模型。研究表明：该模型能够反映在机组负荷变化范围大的工况下过热系统的主蒸汽压力和温度的动态特性,以及受到减温喷水量或主汽门调门开度扰动时，主蒸汽压力和温度的耦合动态响应。此外，用辐射能信号的函数替代过热器的有效吸热量并结合火电机组的其他实测数据可以对所建模型进行对比验证。     

利用过热器蓄热提升机组AGC负荷响应能力的研究与应用

燃煤机组的锅炉过热器换热管道中包含有大量金属蓄热储能,利用过热器金属蓄热可以快速改变机组发电负荷和主蒸汽压力。通过减温水扰动试验,获得一级减温水流量对负荷以及主蒸汽压力的响应模型并提出了一种蓄热前馈火电机组协调控制方案。工程应用结果表明,该方案合理利用增减减温水流量引起的过热器蓄热变化,能够有效减少机组主蒸汽压力波动,显著提升机组变负荷初期的负荷响应能力,增强机组调峰能力。     

600 MW超临界机组简化非线性模型研究

目前,在国内对超临界机组模型的研究中大多将其简化为一个传递函数矩阵,不能观测机组内部其他参数的动态特性。通过采用机理分析和参数辨识相结合的方法,建立了600 MW超临界机组的简化非线性模型,利用某600 MW“W”火焰超临界直流锅炉机组负荷变动试验运行工况点的数据确定模型动静态参数。通过对Simulink仿真结果与实际运行数据对比表明,该模型能够很好地反映机组的非线性动态特性,可用于“W”火焰锅炉超临界机组协调控制策略研究及动态特性分析,通过修正参数也可以用于其他超临界机组相关方面的研究。     

500MW机组锅炉模型及实验分析

为了更好的的分析各种控制系统的性能和评价不同控制算法的效果，文中介绍了一种通用的锅炉非线性动态模型。通过对500MW汽轮发电机组上的两个扰动实验的讨论分析，解决了实际锅炉蓄热系数、磨煤机动态和水冷壁动态的求取问题。该文根据燃料量扰动试验中的主蒸汽流量Dr和锅炉的蓄热系数Cb^-与汽包压力Pd的微分的乘积构造出热量信号Dq，替代锅炉总有效吸热量，以求取磨煤机动态和水冷壁动态模型的传递函数，有效地解决了很难通过传感器准确测量的锅炉总有效吸热量问题。将500MW汽轮发电机组的实际参数和实验计算结果代入模型中，建立起实际500MW汽轮发电机组的仿真模型。与实际机组的扰动试验数据进行仿真对比，所构造的锅炉模型与实际的压力输出吻合得很好，验证了模型的有效性和正确性。     

基于水分和当量电负荷双特征的锅炉煤质在线监测技术研究

根据配置中速磨煤机制粉系统机组的特点,建立基于制粉系统热平衡原理的原煤水分在线计算模型,同时依据每台磨煤机煤量变化、机组负荷变化及锅炉蓄热变化的相关性建立原煤当量电负荷计算模型。通过水分和当量电负荷两个特征量建立和检索煤质数据库可实现锅炉运行煤质在线监测。研究结果表明,模型计算结果合理,具有较好的稳定性和分辨率,可以监测煤质变化情况,指导锅炉燃烧优化运行。     

中速磨直吹式制粉系统的动态模型

大型锅炉多采用中速磨直吹式制粉系统,其动态特性对机组负荷压力控制产生重要影响。将制粉系统划分为给煤机、磨煤机、一次风粉管道,采用机理分析与数据拟合相结合的方法,建立给煤量、一次风量对进入锅炉炉膛总燃料量的动态模型,并对模型中主要参数的变化规律进行分析。现场燃料量扰动实验和仿真实验表明,模型能够反映制粉系统主要的动态特性和非线性特性,具有较好复现性。此模型同?str?m经典模型相结合可构成完整的汽包锅炉负荷压力动态模型。     

汽包锅炉蓄热系数的理论计算与分析

计算蓄热系数的传统实验方法面临工作量大、准确率不高、实验条件有限等问题,故采取能量平衡原理的理论计算公式得出超临界汽包锅炉的蓄热系数,建立基于汽包、过热器和水冷壁的机理分析模型。利用某300 MW机组的锅炉运行规程计算了4种工况下的蓄热系数大小,并结合主蒸汽阀门开度的扰动实验结果,对机组实际运行的历史数据进行了分析。结果表明:汽包蓄热系数随压力的升高而增加;水冷壁蓄热系数的变化趋势随着压力的增加先变小,再加大;随着压力的增大,过热器蓄热系数随之增大,机组总的蓄热系数先减小,后增大。     

耦合热泵的热电联产机组机理模型研究

为了研究热电联产机组在耦合热泵后的特性,为其控制系统的设计提供依据,分析并建立了机组制粉系统、汽水系统、汽轮机系统及供热系统的机理模型。结合某2×350 MW热电厂多种工况的历史数据,辨识了该模型的静态参数、动态参数、待定函数,建立了以燃料量、给水流量、高压调节阀开度、低压蝶阀开度、热网加热器进汽调节阀开度、热泵蒸汽调节阀综合开度为输入,发电功率、主蒸汽压力、中间点温度、中压缸抽汽压力为输出的机组数学模型,并进行开环阶跃扰动试验和闭环运行数据验证。结果表明,在大范围变负荷的工况下,所建立的机组机理模型与实际机组输出的相对误差在0.37%~1.54%之间,说明该模型具有良好的精确性和复现性,可为后期控制系统设计提供理论依据。     

直流炉一次调频控制策略研究与应用

直流炉由于蓄热能力小，使其一次调频能力受到限制。针对华能南京电厂1、2号直流炉机组，在详细测试和分析直流炉机组动态特性的基础上，通过仿真比较，确定了直流炉机组一次调频的控制策略。实际运行表明，改进后的一次调频控制系统有效地协调了直流炉和汽轮机间的能量平衡，使在由于一次调频引起机组功率快速升、降的过程中仍能维持较好的机前压力,确保了一次调频控制系统的长期、稳定投入。     

利用一次调频扰动计算火电机组锅炉蓄热系数

锅炉蓄热系数是火电机组负荷-压力被控对象中一个关键动态参数,准确估计出其大小能够为优化协调控制系统提供重要支持。依据对象负荷-压力简化非线性动态模型构建炉跟机方式的协调控制系统,从时域及频域角度分析其闭环响应特性,发现汽轮机调节门输入与燃料量输入对机前压力和发电负荷输出响应的时间及频率存在较大差异,可认为在小时间尺度范围内机前压力和发电负荷仅受汽轮机调节门输入的影响。因此可利用短周期的一次调频扰动工况下的数据辨识锅炉蓄热系数,准确度与汽轮机调节门开度扰动试验相当。通过某330 MW机组数据辨识及现场调试,证明以上方案可行。     

锅炉蓄热过程对机组煤耗的影响分析

目前普遍采用稳态性能计算模型计算机组的煤耗，而没有考虑机组在较大幅度变负荷、启停等非稳态过程中，锅炉的蓄热量对于机组煤耗的影响。文中针对这一问题，对考虑锅炉蓄热的机组非稳态工况下的煤耗计算方法和蓄热对煤耗计算结果的影响进行了研究。建立了结合电厂实际的、用于机组非稳态工况煤耗计算的锅炉系统离散化动态模型，汽水、烟气和金属蓄热量的计算模型和考虑锅炉蓄热的煤耗量计算模型，进行了实例计算与分析，并与稳态模型的计算结果进行了比较。结果表明，锅炉蓄热对结果的影响较大，机组非稳态工况下煤耗量的计算应考虑锅炉中蓄热的影响。     

滑压运行汽包炉机组AGC控制策略研究

锅炉掺烧褐煤显著降低了AGC方式下滑压运行机组负荷响应速度及控制稳定裕度,为了提高机组AGC负荷响应速度和控制精度,在传统控制策略基础上提出了掺烧褐煤机组滑压运行的新型控制策略,基本思想是负荷指令与主汽压力指令分时控制,错峰调节,主汽压力定值动态自适应锅炉运行状态,采用高速负荷指令前馈代替实际负荷指令前馈,动态超前控制改善锅炉的动态特性。新型控制略策在充分利用锅炉蓄热来满足电网负荷需求的前提下,有效地解决了掺烧褐煤直吹式机组滑压运行方式下锅炉参数摆动大的问题,经过长期试验与调试,新型控制策略在铁岭电厂4台机组得到了成功应用。     

300MW机组CFB锅炉低温再热器改造方案研究

针对某300MW电厂循环流化床（CFB）锅炉高负荷下排烟温度过高,低负荷再热蒸汽温度不足的问题,提出了增加低温再热器面积的改造方案,并基于运行数据,对该锅炉改造前后的3个典型运行工况进行了详细热力计算与分析。结果表明：增加低温再热器面积可以有效地提高再热汽温,但受限于省煤器的烟一水换热特性,单纯降低省煤器之前的烟温难以降低最终的排烟温度。     

电站锅炉再热气温异常原因分级及解决方法

再热汽温异常是电站锅炉中较为普遍的现象。针对再热蒸汽压力低、比热容小、温度对吸热量变化敏感、再热蒸汽减温水量对机组经济性影响大的4个特点,分析了锅炉设计中再热器受热面为何采用负裕量布置和采用烟气侧调整手段调整再热汽温的原因,这也正是再热汽温易受煤种、燃烧方式、排汽温度等各种运行条件变化严重干扰的原因。对各种因素影响再热汽温的现象、规律、判定方法及相应对策进行了总结,强调了解决再热汽温问题先综合分析、再运行调整、然后进行受热面改造的顺序。针对再热器受热面改造的要求,总结了串联增加壁式再热器受热面、串联增加对流再热器和并联增加对流再热器受热面3种方式的优缺点,并指出并联增加对流再热器受热面具有更加明显的优势。可为分析和解决再热汽温问题提供全面借鉴经验。     

改进型DEB协调控制在大迟延控制对象上的应用

针对神华陕西国华锦界能源有限责任公司(锦界电厂)3号亚临界600MW机组燃料量对主蒸汽压力变化响应的纯迟延长、惯性大的特点,将原机组协调控制系统的单纯直接指令平衡(DIB)控制系统前馈-反馈调节结构优化为改进型直接能量平衡(DEB)控制系统+动态预超调燃料前馈控制结构。应用结果表明,改进后的协调控制系统克服了机组的大迟延环节对主蒸汽压力调节的影响。当机组负荷指令变化时,控制系统快速改变汽轮机调节阀开度,从而消除或减小了锅炉主控对负荷变化响应的迟延;通过合理配置较大比例的动态预超调燃料前馈量,及时提高锅炉蓄热量,减小了主蒸汽压力的动态偏差。DEB控制系统在主蒸汽压力变化前通过锅炉热量信号动态预调节燃料量,使主蒸汽压力快速跟踪其设定值,对长迟延、大惯性系统具有较好的适应性。     

太阳能辅助燃煤发电系统变工况动态特性分析

针对某600 MW亚临界机组太阳能辅助燃煤发电系统,选择夏至日全天100%THA、75%THA、50%THA3个运行工况,使用TRNSYS瞬态模拟软件,在太阳辐射日变化的条件下,对接入太阳能辅助燃煤发电系统后机组运行的动态特性进行了模拟。结果显示,不同工况下太阳能辅助燃煤发电系统的运行受到太阳能辐照波动的影响,变工况下的系统主要参数变化与流量变化密切相关,太阳能系统运行时锅炉主蒸汽温度升高,烟温降低,压力降低,负荷越低光电转化效率越低。在变工况过程中太阳能接入锅炉会造成主汽温度的升高,必须采取动态喷水减温措施控制主蒸汽温度,维持太阳能侧和锅炉侧的换热平衡。