赵文升[1]2000年在《大型火电机组回热加热系统数学模型的研究》文中指出本文以火电机组回热加热系统中典型且使用广泛的叁段式加热器为研究对象，在深入了解加热器的结构和回热加热系统的构成特点，准确掌握加热器传热计算理论与方法及工程分析方法理论的基础上，充分考虑了加热器结构参数和工质物性参数对传热过程的影响以及静态计算公式与动态数学模型间的差别，采用显式欧拉法和灰箱分析模型原理，建立了加热器动态数学模型和回热加热系统经济性分析模型。同时借助仿真手段，通过具体的工作实例，检验了模型的静态计算精度和动态响应特性，并对回热加热系统进行了变工况和各种故障工况的经济性分析，验证了模型的适用性和应用价值。
许相波[2]2008年在《大型火电机组热经济性的在线计算》文中研究说明国家“十一五”节能规划制定的节能降耗目标以及“竞价上网”的市场竞争政策的深入实施,使得降低生产成本、实现火电节能成为火电工业当前形势下亟待解决的一个现实问题。调查表明,火电机组的实际供电煤耗要比设计值高的多,运行水平低是其中的一个主要原因。通过火电机组运行性能的在线监测,指导机组运行,提高运行水平,已被证明是针对火电机组运行管理的一条行之有效的节能途径。为了实时监测火电机组运行性能、确定影响机组热经济指标的主要因素及其影响程度,从而及时、合理地为运行人员提供操作指导,降低运行因素导致的不必要的损失,提高机组运行的热经济性,有必要对火电机组实时运行性能的定量评价方法进行研究。为此,基于某300MW大型火电机组,本文开展了以下几方面的工作:1.全面分析了发电机组热经济指标的计算模型及方法,并针对该机组进行了不同工况下的热力计算。计算结果表明:额定负荷下,其锅炉效率为91.68%,汽轮机绝对内效率为43.0%,全厂热效率为38.2%。2.研究了调节级的变工况计算原理。针对机组采用的顺序阀控制方式,依据喷嘴配汽原理建立了调节级的变工况计算模型,根据特性参数的计算结果绘制了调节级特性曲线,并拟合了曲线方程。计算表明:调节级轮周效率ηu与压比ε呈抛物线关系,ηu=-1.223ε~2+2.345ε-0.321;而流量系数μ与压比ε为线性关系,μ=-3.424ε+3.716。3.研究了适合汽轮机排汽焓在线计算的方法。由于汽轮机排汽处于湿蒸汽区,其焓值与压力、湿度有关,而现场并不具备测量排汽湿度的有效手段。本文从机组能量平衡的角度,建立了排汽焓在线计算模型,避开了湿度的影响,同时避免了其它算法的迭代计算过程。利用该模型计算得额定负荷下排汽焓为2482.4kJ/kg,与设计值2447.5kJ/kg相比,相对误差仅1.4%。4.研究了负荷变化时,机组变工况计算的原理和运行参数目标值的确定方法。经过分析,将机组运行参数分为叁类,分别采用设计值、热力试验结果和变工况热力计算叁种不同的方法确定其目标值。5.建立了机组主要运行参数耗差的计算模型,并针对该机组的不同负荷进行了参数的耗差分析。额定负荷下,该汽轮机绝对内效率偏差使供电标准煤耗增加6.19g/(kW·h),热力系统各项参数偏差导致供电标准煤耗增加总计5.93g/(kW·h),二者相对误差为4.38%。分析表明经济性下降主要是由新蒸汽压力降低和排汽压力升高导致的。6.基于建立的模型,利用VB语言和Access数据库开发了火电机组运行性能在线监测分析程序。该程序能够实时监测火电机组当前的运行状况、计算机组的热经济指标并对主要运行参数的耗差进行分析。
武宇[3]2011年在《大型燃煤机组能耗分布与回热系统优化分析》文中研究表明我国能源结构决定了以煤电为主的发电格局,降低燃煤发电机组的能耗是我国火力发电面临的重要任务。为了实现节能降耗的目标,分析大型燃煤发电机组能耗分布状况,对汽轮机回热系统进行优化设计具有重要意义。本文围绕大型燃煤机组能耗分布及回热系统优化设计展开研究,主要研究工作包括：首先,基于单耗分析理论,推导出火电机组的锅炉、汽轮机、回热加热器、小汽机、凝汽器、主再热蒸汽管道、轴封加热器、凝结水泵、给水泵等设备附加单耗的计算方法,建立大型燃煤发电机组稳态工况下能耗空间分布模型；定义了相对降耗效应系数,使第二类设备对机组节能降耗贡献的评价更加具有通用性。最后,论述了能耗分布规律和相对降耗效应系数对大型燃煤发电机组节能降耗的指导意义。其次,基于大型燃煤发电机组能耗空间分布模型,分别对1000 MW超超临界机组、600 MW超临界机组和600MW空冷机组进行案例分析,不仅给出系统总体单耗指标,还给出总体单耗在各设备间的分布情况,即设备的附加单耗。将叁种类型机组的能耗分布特点进行比较分析,得到了大型燃煤发电机组能耗时空分布规律,分析了大型燃煤机组节能潜力的大小和部位。最后,根据火电机组定功率变工况分析理论,进行变工况建模,确定回热加热器停运后的系统参数,其目的是为分析回热加热器的降耗效应提供数据。以某1000MW超超临界机组为案例,计算加热器的降耗效应、附加单耗和相对降耗效应系数。通过分析,发现了回热加热系统设计的不合理之处,提出1000MW超超临界机组回热系统优化方案,并对优化方案进行经济性分析,为大型燃煤机组回热系统的优化设计提出指导。
王晓妹[4]2007年在《基于Matlab/Simulink大型火电机组建模与仿真研究》文中认为随着机组容量的增大,参数的增高,仿真已成为电力系统研究、规划、设计和运行等各个方面的重要方法,一个能反映机组性能的仿真系统已成为必不可少的工具。本文在分析火电专用仿真软件存在不足的基础上,以机组热工过程为研究对象,引入模块化建模思想,选择以系统仿真研究为目的合理简化后的数学模型对各设备模块进行描述,以Matlab/Simulink为开发平台,建立机组设备模块库。利用模块库搭建机组仿真模型,研究分析机组模型在满负荷和70%负荷下加入扰动后,各参数的响应。仿真研究表明,该模型能够满足系统仿真的要求。
马良玉[5]2003年在《结合仿真技术的电站热力系统故障智能诊断研究》文中研究指明热力系统故障在火电机组故障中占有较大比例,对机组整体运行的安全经济性具有很大影响,开展热力系统故障诊断研究具有十分重要的意义.目前,以轴系监测为核心的汽轮机振动故障诊断较为成熟,而针对热力系统的故障诊断系统在现场成功应用的较少.本文利用机组监控系统提供的丰富的热力系统运行参数,采用多参数综合分析方法研究热力系统故障诊断问题.重点对回热循环系统故障诊断进行深入研究.由于电站热力系统结构复杂,子系统及设备间存在较强耦合且系统运行工况复杂多变,在故障诊断中普遍存在着故障知识库难于建立和完善的困惑,严重制约热力系统故障诊断技术的进步和诊断系统的实际应用效果.仿真技术在热力设备动态模型及系统全过程动态特性研究方面具有很大优势,利用仿真方法研究热力系统故障规律,可有效解决热力系统故障专家知识获取、完善的难题，推进热力系统故障诊断技术的进步。为此， 作者提出了一种基于分析型模型的故障样本知识提取方法。 该方法通过建立热力设备的性能分析模型，将模型融于电站全仿真环境，对热力系统故障规律进行深入研究。文中首先建立了具有较高精度和良好动态特性的热力设备性能分析模型（包括对分式凝汽器、回热系统加热器等）。在此基础上，运用上述方法研究了引进型 300MW 机组对分式凝汽器、 低压加热器系统、 高压加热器系统的故障特征规律， 总结出工程实用的故障知识库。作者对火电机组热力系统故障智能诊断的理论和方法进行了深入研究， 对故障智能诊断涉及的主要环节， 包括征兆的模糊数学表达方法、 故障的神经网络诊断方法、 模糊模式识别方法等进行了详细讨论 。在总结电站热力系统常见故障征兆类型的基础上， 详细探讨了趋势型征兆和语义型征兆两种征兆的模糊数学表达， 首次给出了两种征兆在不同情况下的合成计算方法， 综合运用有利于及时， 准确地诊断热力系统故障。 在采用模糊模式识别方法诊断热力设备故障时 ，改进了现有文献的故障模糊隶属函数， 使其通用性和故障识别效果得到进一步改善。对热力系统故障诊断的 BP 神经网络方法着重进行了研究， 并尝试采用新型的径向基函数（ RBF） 神经网络模型对热力设备故障进行诊断。 针对 BP 神经网络训练过程收敛慢的缺点， 提出了一种基于恒误差修正率控制的自适应网络学习率调整方法 ，可大大提高网络收敛效率。在对热力系统故障特征规律深入研究的基础上，首次提出了一种结合征兆缩放<WP=5>技术（SZT）及征兆模糊表达的热力系统轻微和早期故障综合智能诊断方法，运用该方法可有效降低热力系统故障知识库的复杂程度，及时、准确地识别热力系统的轻微和早期故障。 为解决故障诊断系统开发周期长、通用性差等问题，作者尝试将现有的仿真支撑技术、工程模块化建模技术应用到电站性能监测和诊断领域，在 STAR-90 仿真平台下，开发了工程模块化的故障智能诊断通用模型算法库，以300MW火电机组为对象建立了热力循环系统故障智能诊断的原型系统， 并借助仿真机对本文建立的热力循环系统故障知识库的完备性、 全面性、 故障智能诊断方法的有效性、 正确性进行了全面仿真验证。 本文研究实践表明：作者提出的基于模型的故障征兆提取方法可有效解决复杂热力系统故障知识库建立和完善的难题；采用的多种故障智能诊断方法及所作的改进行之有效；具有良好的通用性。仿真技术应用于电站性能监测和故障诊断领域，可极大促进热力系统故障诊断技术的进步，对提高机组运行的安全、经济性具有十分重要作用。
蔡锴[6]2012年在《大型汽轮机组动态仿真与运行优化系统研究》文中研究指明电力工业是节能降耗的重点领域,对实现“十二五”规划纲要提出的节能减排约束性指标关系重大。作为一个发电企业,在安全性、可靠性约束条件下,追求利润的最大化是它的主要目标。在当前的电力市场环境下,以提高汽轮发电机组运行安全性、经济性为核心的火电厂优化运行等相关课题焕发了新的生机,成为了电力行业相关大专院校和研究所的研究重点之一。本文在深入分析了国内外汽轮机组运行优化技术和电站仿真技术的研究现状基础上,针对目前国内汽轮机组在机组运行参数优化、在线性能监测与优化运行操作指导方面存在的不足,创新性提出了数值仿真技术应用于汽轮机组运行技术研究。本文的主要研究成果如下：从优化潜力角度分析了目前汽轮机组运行过程中存在着过度安全的问题,提出了可以利用电厂DCS系统中海量数据参数,借助于数据挖掘技术来确定优化运行的途径。提出一种基于人工神经网络、现代控制理论和非线性优化算法的多变量动态优化控制系统。该系统利用机组DCS本身具有的数据库中的数据作为系统数据分析的基础,通过神经网络模型在线分析,可以快速地得到运行参数的最优修正值。提出了利用仿真技术来研究汽轮机组优化运行的规律,并用先进的控制策略来完善现有机组的控制系统。实现这一新技术的基础就是建立性能分析用动态高精度的数学模型。在分析了该新技术应用的可行性后,分别建立了汽轮机组经济性运行密切相关的一些重要设备与系统分析数学模型,包括汽轮机本体,回热加热系统、凝结水及循环水系统、汽轮机组管道流网数学模型。并针对培训用途仿真机数学模型存在着大量的简化、较少考虑设备实际结构参数等缺陷,进行了改进和完善。然后将汽轮机本体等设备模型组装成回热加热系统、凝结水及循环水系统等系统模型,再加上汽轮机组流网模型,最后装入某实际火电厂全仿真机,结合理论分析及电厂运行技术人员的运行经验对模型在各种运行工况下的动、静态特性进行大量的仿真试验。仿真结果证明本文所建立的分析数学模型具有很高的精度、良好的动态特性、且全面考虑到汽轮机组设备与系统之间的最佳静、动态配合问题。模型的仿真试验结果更符合电厂实际生产过程。建立关于汽轮机系统相关主参数的回归模型,为了提高各主参数回归模型的精确性,参数分6个工况一共训练出24个网络,训练好的网络经过测试数据的检验,各网络误差均满足要求。从理论上分析了汽轮机组变工况运行条件下系统设备参数优化应达值的确定方法,结合机组环境外界对其经济性的影响,确定出机组在不同工况下最优主蒸汽压力的应达值。在获得汽轮机组运行优化应达值基础上,通过能损计算模型分析机组的经济性,并建立运行性能优化模型。提出了如何通过对设备性能状态分析和运行参数分析,给出最优经济运行指导。借助精确性能模型构造电站全仿真机平台,利用该平台对机组经济性降低的各种因素进行详细的研究。建立了加热器运行状态的能损计算模型,它可用于判断加热器运行状态是否正常,也即加热器的状态基准；其次给出了加热器端差能损计算模型,用于判断端差物性对端差的影响,加热器端差变化如果不正常,就表明加热器内有污垢或者空气。建立了抽汽管道压损计算模型,用于判断抽汽管道是否出现部分堵塞和冲蚀等异常工况。提出了大型汽轮机组运行优化系统的实现方法以及面向厂级监控系统(SIS)的机组运行优化系统的硬件结构。为将该系统中的运行优化功能设置到电厂SIS层中提供了强有力的支持。
平先登[7]2015年在《火电机组AGC系统切除高压加热器的性能研究》文中研究表明随着社会发展对供电质量要求的提高,电网管理部门对各发电机组的AGC(Automatic Generation Control)品质提出了越来越高标准的要求。而我国投产的许多火电机组因为煤质、设备等方面的限制,很难达到电网的要求。这既影响了电网的供电安全,也给供电机组带来了经济损失。为了提高机组的负荷响应速度,部分电厂提出了切除高压加热器的设想。但电厂对这种方式的安全性、经济性没有量化考量。针对这种情况,本文对高压加热器切除后机组的稳态计算、动态特性、AGC性能指标等多个方面进行了研究,得到了机组安全运行前提下,提高负荷响应速度的运行方式。主要研究内容如下：高加的切除会给机组的发电热效率和系统的参数带来变化,对这种变化的定量分析是降低经济损失和提高安全运行的重要基础。火电机组有多个加热器,不同的加热器切除方式对机组造成的扰动不同,而且,不同的火电机组热力系统的结构也会有所变化。为了在分析热力系统特性中降低计算的繁琐性,文中引入了基于Visio的热力系统可视化建模技术。基于所建立的热力系统仿真模型,对600MW亚临界机组在不同加热器切除方案下的稳态变化进行了仿真分析。结果表明,#1高加的切除具有较高的负荷提升能力,但切除的同时也引起给水温度、比焓的大幅变化；而#2、#3高加的切除虽然对给水的影响较小,但提升负荷的能力有限。为了降低高加切除对机组安全运行的影响,对高加切除前后机组的动态变化进行了分析。建立了加热器的动态分析模型,仿真结果表明所建加热器模型能够有效反映加热器的动态特性。基于所建立的动态模型,分析了加热器切除前后机组的动态变化。结果表明,在不同的加热器切除与恢复速度下,利用加热器对给水温度、加热器壁温影响的不同,可以保障AGC负荷变化时热力系统安全运行。由于常规单元机组模型不能反映加热器切除时机组的动态特性,本文建立了考虑加热器蓄热效应的单元机组模型,并基于该模型分析了加热器切除对机组AGC性能的影响。研究结果表明,在机组的两次深度负荷调节中,高加切除方案使得AGC综合性能指标Kp分别提高了1.64倍和1.6倍,对应增加的补偿收益分别为1862.4元和1774.4元,取得了良好的经济效益。
田新首[8]2011年在《火电机组动力系统建模及在电网稳定性分析中的应用》文中研究指明电力系统中火电一直占据着电力供应的主要地位,对其运行特性的仿真研究是电网仿真分析的重要内容之一。然而现有系统仿真软件关注的焦点通常是暂态过程,一般并不具有较完备的汽轮机、锅炉及其控制系统仿真模型部分。但随着互联电网规模的扩大,各种新型动态元件联入电网,电力系统稳定问题变得日趋复杂,跨大区互联电网的稳定破坏更多的是呈现出中长期的动态失稳过程,此时慢动态的存在是导致系统发生中长期失稳的重要原因。针对上述问题,本文主要做了如下方面的研究工作：首先,本文建立了火电单元机组的数学模型。火电单元机组通常是具有非线性、参数慢时变、以及迟滞与大惯性并存的多变量系统,为了描述火电单元机组变工况运行中的动态特性,在机理模型的基础上,结合系统辨识的方法,参照采集的某超临界机组的主要过程参数,建立了一种火电单元机组非线性数学模型,并由数学分析方法验证了模型的合理性。根据当代大型火力发电机组的特点,建立了考虑回热系统的火电单元机组数学模型,并通过仿真分析比较了单元机组考虑回热系统与不考虑回热系统两种状况下的动态特性。根据火电单元机组的特点,设计了基于增量式观测器的协调控制系统,该控制系统可以保证整个被控对象的渐近稳定,并可实现控制系统的汽门开度调节与燃煤量变化的解耦控制。其次,在机电暂态过程与中长期动态仿真过程中验证了本文建立的火电单元机组动力系统的数学模型的正确性与合理性,仿真结论表明本文所建立的模型能比较完整的反映火电单元机组的动态特性。本文还将该火电单元机组动力系统模型应用到某实际区域电网进行仿真研究与分析。最后,现代的电力系统稳定问题越来越复杂,电力系统仿真已很难按照严格的电磁暂态仿真、机电暂态仿真等来区分,更多的是一种相关联的过程,本文根据该特点提出了时空并行全过程动态仿真的组态结构与信息流。
汤可怡[9]2016年在《大型机组一次调频控制策略优化》文中认为电网频率是电能质量的叁大指标之一,维持电网频率的稳定是电力系统运行的重要任务。我国正积极建设特高压输电网同时大力发展风能、太阳能等新能源发电,特高压输电网的直流闭锁隐患和新能源发电的波动性给电网的频率调整带来了新的挑战,火电机组必须更深度地参与电网一次调频。目前全周进汽机组均以高压调门节流为手段实现快速升负荷参与一次调频,正常运行时存在较大的节流损失。随着电网频率稳定性的降低,高压调门节流的幅度必然随之增大,造成了机组运行经济性的下降。因此,如何在满足电网一次调频考核要求下尽量减少由此产生的热力经济损失,已成为当前亟待解决的重大问题。本文以超超临界全周进汽机组为研究对象,建立了一次调频热经济性计算模型,对锅炉侧和汽轮机侧可用于响应一次调频的储能进行了全面分析,对高压调门节流、补汽调节、凝结水节流、高加给水旁路等方式实现一次调频对机组运行经济性的影响进行了比较计算。本文针对传统汽轮机组一次调频仿真模型的缺陷做出改进,所建模型可准确反映出一次调频期间直流锅炉、汽轮机通流部分及回热系统参数的动态变化。基于美国国家仪器公司(NI)图形化仿真软件LabVIEW开发了超超临界机组一次调频仿真试验平台,对高压调门节流、补汽调节、凝结水节流、高加给水旁路等方式实现一次调频的负荷响应能力和动态特性进行仿真研究。本文以江苏某超超临界机组参与电网一次调频的负荷指令历史数据为依据,为减小正常运行时高压调门节流损失同时提升机组在电网发生直流闭锁等大负荷扰动事故下的一次调频性能,针对不同程度的电网频率偏差提出分层级一次调频优化控制策略并基于仿真试验平台对所述控制策略进行验证。
王迪[10]2018年在《火电机组建模及快速变负荷控制》文中研究表明随着大规模可再生能源发电亟待并网,风能、太阳能等新能源的不稳定性使火电机组负荷变化范围及变化速率扩大,依靠传统控制技术,相关参数很容易超出安全范围。因此,火电机组快速变负荷能力亟待提升。本文利用机理分析方法,建立火电机组动态数学模型,分析机组大扰动工况下的动态特性;结合先进控制,针对快速变负荷过程机组部分运行参数,提出行之有效的控制技术;以机理数学模型为基础,建立适用于快速变负荷控制技术研究的火电机组协调被控数学模型;基于汽轮机蓄能深度利用技术,提出火电机组快速变负荷协调控制技术。主要研究内容如下。首先,利用集总参数建模方法,以质量守恒、能量守恒、动量守恒为基础,采用分块建模技术,结合相关经验公式,分别建立火电机组锅炉汽水系统、燃料系统、给水系统、旁路系统、汽轮机等动态机理数学模型。利用汽轮机高加解列和高加投入试验对模型加以验证,仿真误差在允许范围内,模型能够用于火电机组大扰动工况动态特性的研究。通过仿真火电机组快速甩负荷带厂用电(FCB)过程,提出了FCB过程主要参数的控制策略。其次,围绕快速变负荷过程火电机组运行参数控制,结合灰色关联分析、自抗扰、前馈补偿等技术,分别提出给水泵汽轮机转速灰色关联补偿控制、汽包水位灰色关联自抗扰控制、汽轮机旁路阀门温度线性自抗扰-前馈补偿控制。以上控制技术能够有效保障快速变负荷过程相关参数在安全范围,且控制效果优于传统控制技术,为安全实现火电机组快速变负荷能力的提升奠定了基础。再次,为了提高火电机组协调控制数学模型的适用性,以机理数学模型为基础,在一定的假设条件下,对模型进行合理简化。建立了考虑汽轮机回热系统的火电机组协调控制数学模型,通过高加解列试验对模型加以验证;建立了适用于FCB过程控制技术研究的协调控制数学模型,模型考虑了汽包水位、给水系统、汽轮机旁路等系统,利用100%额定工况下FCB现场试验对模型进行了参数辨识,利用50%额定工况下FCB试验对模型进行了正确性验证。上述协调被控数学模型相对准确,能够用于快速变负荷协调控制技术的研究,为火电机组快速变负荷协调控制技术的研究提供了模型支撑。最后,为了提高火电机组快速变负荷能力,基于汽轮机蓄能深度利用技术,借鉴“负荷分解,联合控制”思想。提出了汽轮机高加抽汽节流参与协调控制的方法,利用负荷指令高频信号部分和主蒸汽压力偏差信号共同控制高加抽汽节流阀门开度;提出了汽轮机高加给水旁路参与协调控制的方法,同样利用负荷指令高频信号部分和主蒸汽压力偏差信号共同控制给水旁路阀门开度;提出了负荷指令低频信号前馈补偿技术,将负荷指令低频信号作为燃料量指令前馈补偿信号。以上协调控制技术能够有效抑制负荷指令变化后火电机组主蒸汽压力的波动,减小燃料量指令的波动,提升火电机组灵活性。
参考文献：
[1]. 大型火电机组回热加热系统数学模型的研究[D]. 赵文升. 华北电力大学. 2000
[2]. 大型火电机组热经济性的在线计算[D]. 许相波. 太原理工大学. 2008
[3]. 大型燃煤机组能耗分布与回热系统优化分析[D]. 武宇. 华北电力大学（北京）. 2011
[4]. 基于Matlab/Simulink大型火电机组建模与仿真研究[D]. 王晓妹. 华北电力大学（河北）. 2007
[5]. 结合仿真技术的电站热力系统故障智能诊断研究[D]. 马良玉. 华北电力大学（河北）. 2003
[6]. 大型汽轮机组动态仿真与运行优化系统研究[D]. 蔡锴. 武汉大学. 2012
[7]. 火电机组AGC系统切除高压加热器的性能研究[D]. 平先登. 北京交通大学. 2015
[8]. 火电机组动力系统建模及在电网稳定性分析中的应用[D]. 田新首. 中国电力科学研究院. 2011
[9]. 大型机组一次调频控制策略优化[D]. 汤可怡. 东南大学. 2016
[10]. 火电机组建模及快速变负荷控制[D]. 王迪. 东北电力大学. 2018
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