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平圩电站600MW汽轮机组建模与仿真

作　者: 张浩
导　师: 胥建群
学　校: 东南大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 汽轮机组建模仿真图形组态 APROS
分类号: TK263
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着电力工业的迅速发展以及社会对能源需求的不断增长,各种类型的大容量发电机组迅速建成并投入运行,使得机组结构日趋复杂,且自动化水平也越来越高。高度自动化一方面要求运行人员具有更高的操作技能和应变能力;另一方面又减少了运行人员干预的机会,甚至取消了运行人员的某些基本操作。因此,利用计算机仿真技术脱离现场对运行人员进行培训已成为一种迫切需要。本文综述了国内外电站仿真技术的研究现状,全面调研了国内外典型的汽轮机组仿真系统,分析了不同型式的电站仿真机的技术特点,预测了电站仿真技术的发展趋势,指出了国内在电站仿真技术研究方面的差距,并展望了仿真研究的发展方向。文中采用先进的仿真支撑系统APROS,以平圩电厂#1机组600MW火力发电机组为对象,开发了一套该机组汽轮机系统的全工况动态仿真模型,整套仿真系统现已顺利通过验收并投入实际使用。论文的主要内容包括:介绍和分析仿真支撑软件APROS的特点以及利用其进行建模和调试的方法。在认真研究汽轮机系统各设备的结构特点和运行特性的基础上,参考平圩电厂提供的#1机组汽轮机系统的P&ID图以及各类设计、计算和运行资料,将汽轮机系统科学地划分为各个子系统,并采用APROS提供的丰富的模块实现了图形化建模。凝汽器是汽机系统中一个十分重要的设备,由于APROS系统提供的凝汽器模块不能实现对现场600MW汽轮机组凝汽器系统双背压并列运行以及50%负荷时凝汽器半边解列操作的模拟,同时也不能仿真现场凝汽器的抽真空现象,所以建模时采取将四个凝汽器模块进行组合的方法,将低缸排汽分别引至两个对分水室的双壳体凝汽器中,并将热井用管道连接起来进行压力的平衡,同时针对四个水室分别建立四个独立的系统来实现对凝汽器抽真空现象的仿真。所建凝汽器模型经过调试运行能够很好地模拟现场凝汽器的各种特性。汽轮机金属温度和差胀是汽轮机启、停过程中监视的重要指标,而APROS系统未能提供热膨胀及差胀模型,所以采用目前国内常用的本体分段式模块化建模的方法,建立起热膨胀及差胀的数学模型,在此基础上利用APROS提供的模块进行组合扩展开发出其图形化模型,使得本文所建汽机模型更趋完善。另外,对APROS提供的调节阀门的流量和开度特性进行了修正,修正后的调门能够更好地模拟现场的调门特性。稳态工况下仿真结果与现场实际数据的比较显示各参数的精度满足静态精度要求。在典型工况下,对汽轮机本体,除氧器,高、低压加热器以及凝汽器等设备进行动态特性测试,得到的动态响应曲线符合实际情况并与理论分析一致。对凝汽器及低压加热器进行故障仿真试验得到的故障现象也符合理论。因此,所建汽轮机模型满足了动、静态及故障仿真要求。论文的最后部分对建模和调试过程中遇到的一些问题进行了归类、分析和总结,提出了每种问题的最优解决方案,有利于今后缩短建模周期,提高建模质量。综上所述,本文利用APROS仿真支撑系统所建立的平圩电厂#1机组600MW汽轮机系统模型能够连续、实时地模拟被仿对象的各种正常工况变化及事故工况,并且模型简单实用,物理意义明确,具有很好的可移植性、可扩充性、可修改性、可维护性等特点,整套仿真系统为电厂的人员培训、经济性分析以及故障诊断等提供了一个良好的平台。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 选题背景  8
  1.2 国内外研究状况  8-13
    1.2.1 国内火电厂仿真系统的发展  8-9
    1.2.2 国外仿真技术发展状况  9-10
    1.2.3 国内外仿真发展中的若干新技术及新应用  10-13
  1.3 本文工作  13-14
第二章电站仿真支撑系统APROS 介绍  14-22
  2.1 APROS 仿真支撑系统简介  14-15
  2.2 APROS 仿真支撑系统的基本构成  15-18
  2.3 APROS 仿真支撑系统的特点  18-19
  2.4 APROS 仿真建模及调试方法  19-20
  2.5 本章小结  20-22
第三章基于APROS 平台的600MW 汽机系统的仿真实现  22-61
  3.1 APROS 的基本数学模型  22-24
  3.2 汽轮机通流部分的仿真实现  24-29
    3.2.1 汽轮机通流部分简介  24
    3.2.2 汽轮机通流部分模型的仿真实现  24-27
    3.2.3 调节阀门仿真模型的实现  27-29
  3.3 凝汽系统的仿真实现  29-41
    3.3.1 凝汽器模型的仿真实现  29-36
    3.3.2 凝汽器抽真空模型的仿真实现  36-37
    3.3.3 循泵及凝泵模型的仿真实现  37-41
  3.4 回热抽汽系统的仿真实现  41-52
    3.4.1 回热抽汽系统简介  41-42
    3.4.2 高、低压加热器模型的仿真实现  42-48
    3.4.3 除氧器模型的仿真实现  48-52
  3.5 给水系统的仿真实现  52-56
    3.5.1 给水系统简介  52-53
    3.5.2 给水系统模型的仿真实现  53-56
  3.6 汽轮机金属温度和差胀模型的仿真实现  56-60
    3.6.1 汽轮机的滑销系统简介  56
    3.6.2 汽轮机金属温度和差胀模型的仿真实现  56-60
  3.7 本章小结  60-61
第四章基于APROS 的汽轮机模型仿真试验  61-73
  4.1 100%负荷下汽轮机系统的仿真结果及分析  61-63
  4.2 运行过程各主要参数的变化趋势及分析  63-72
    4.2.1 汽轮机通流部分的仿真  63-65
    4.2.2 凝汽器动态仿真试验  65-66
    4.2.3 高压加热器动态仿真试验  66-67
    4.2.4 低压加热器动态仿真试验  67
    4.2.5 除氧器仿真试验  67-68
    4.2.6 金属温度及汽轮机差胀的仿真试验  68-70
    4.2.7 故障仿真试验  70-72
  4.3 本章小结  72-73
第五章调试过程中遇到的一些问题总结及解决办法  73-75
  5.1 关于一些警告的解决方法  73-74
  5.2 关于模型导入、导出应注意的问题  74
  5.3 本章小结  74-75
结论  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-79
攻读硕士学位期间发表的论文清单  79

平圩电站600MW汽轮机组建模与仿真

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