平圩電站600MW汽輪機(jī)組建模與仿真.pdf

1、隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展以及社會(huì)對(duì)能源需求的不斷增長(zhǎng)，各種類型的大容量發(fā)電機(jī)組迅速建成并投入運(yùn)行，使得機(jī)組結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，且自動(dòng)化水平也越米越高。高度自動(dòng)化一方面要求運(yùn)行人員具有更高的操作技能和應(yīng)變能力；另一方面又減少了運(yùn)行人員干預(yù)的機(jī)會(huì)，甚至取消了運(yùn)行人員的某些基本操作。因此，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)脫離現(xiàn)場(chǎng)對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行培訓(xùn)已成為一種迫切需要。 本文綜述了國(guó)內(nèi)外電站仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀，全面調(diào)研了國(guó)內(nèi)外典型的汽輪機(jī)組仿真系統(tǒng)，分析了不同

2、型式的電站仿真機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，預(yù)測(cè)了電站仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，指出了國(guó)內(nèi)在電站仿真技術(shù)研究方面的差距，并展望了仿真研究的發(fā)展方向。 文中采用先進(jìn)的仿真支撐系統(tǒng)APROS，以平圩電廠＃1機(jī)組600Mw火力發(fā)電機(jī)組為對(duì)象，開(kāi)發(fā)了一套該機(jī)組汽輪機(jī)系統(tǒng)的全工況動(dòng)態(tài)仿真模型，整套仿真系統(tǒng)現(xiàn)已順利通過(guò)驗(yàn)收并投入實(shí)際使用。論文的主要內(nèi)容包括： 介紹和分析仿真支撐軟件APROS的特點(diǎn)以及利用其進(jìn)行建模和調(diào)試的方法。在認(rèn)真研究汽輪機(jī)系統(tǒng)各設(shè)備

3、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行特性的基礎(chǔ)上，參考平圩電廠提供的＃1機(jī)組汽輪機(jī)系統(tǒng)的P&ID圖以及各類設(shè)計(jì)、計(jì)算和運(yùn)行資料，將汽輪機(jī)系統(tǒng)科學(xué)地劃分為各個(gè)子系統(tǒng)，并采用APROS提供的豐富的模塊實(shí)現(xiàn)了圖形化建模。 凝汽器是汽機(jī)系統(tǒng)中一個(gè)十分重要的設(shè)備，由于APROS系統(tǒng)提供的凝汽器模塊不能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)600Mw汽輪機(jī)組凝汽器系統(tǒng)雙背壓并列運(yùn)行以及5096負(fù)荷時(shí)凝汽器半邊解列操作的模擬，同時(shí)也不能仿真現(xiàn)場(chǎng)凝汽器的抽真空現(xiàn)象，所以建模時(shí)采取將四個(gè)凝汽器

4、模塊進(jìn)行組合的方法，將低缸排汽分別引至兩個(gè)對(duì)分水室的雙殼體凝汽器中，并將熱井用管道連接起來(lái)進(jìn)行壓力的平衡，同時(shí)針對(duì)四個(gè)水室分別建立四個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)凝汽器抽真空現(xiàn)象的仿真。所建凝汽器模型經(jīng)過(guò)調(diào)試運(yùn)行能夠很好地模擬現(xiàn)場(chǎng)凝汽器的各種特性。汽輪機(jī)金屬溫度和差脹是汽輪機(jī)啟、停過(guò)程中監(jiān)視的重要指標(biāo)，而APROS系統(tǒng)未能提供熱膨脹及差脹模型，所以采用目前國(guó)內(nèi)常用的本體分段式模塊化建模的方法，建立起熱膨脹及差脹的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上利用APROS

5、提供的模塊進(jìn)行組合擴(kuò)展開(kāi)發(fā)出其圖形化模型，使得本文所建汽機(jī)模型更趨完善。另外，對(duì)APROS提供的調(diào)節(jié)閥門的流量和開(kāi)度特性進(jìn)行了修正，修正后的調(diào)門能夠更好地模擬現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)門特性。 穩(wěn)態(tài)工況下仿真結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)的比較顯示各參數(shù)的精度滿足靜態(tài)精度要求。在典型工況下，對(duì)汽輪機(jī)本體，除氧器，高、低壓加熱器以及凝汽器等設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性測(cè)試，得到的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線符合實(shí)際情況并與理論分析一致。對(duì)凝汽器及低壓加熱器進(jìn)行故障仿真試驗(yàn)得到的故障現(xiàn)象也

6、符合理論。因此，所建汽輪機(jī)模型滿足了動(dòng)、靜態(tài)及故障仿真要求。論文的最后部分對(duì)建模和調(diào)試過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題進(jìn)行了歸類、分析和總結(jié)，提出了每種問(wèn)題的最優(yōu)解決方案，有利于今后縮短建模周期，提高建模質(zhì)量。 綜上所述，本文利用APROS仿真支撐系統(tǒng)所建立的平圩電廠＃1機(jī)組600Mw汽輪機(jī)系統(tǒng)模型能夠連續(xù)、實(shí)時(shí)地模擬被仿對(duì)象的各種正常工況變化及事故工況，并且模型簡(jiǎn)單實(shí)用，物理意義明確，具有很好的可移植性、可擴(kuò)充性、可修改性、可維護(hù)性等特點(diǎn)