CN101546179A - 一种火电机组过热器的非线性仿真装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种火电机组过热器的非线性仿真装置，其实现了把原来四个线性模型来模拟不同负荷时的情况进行了统一，使得其使用起来更加便捷，大大简化了仿真模型的切换，只要给定一个负荷通过除法器得到负荷率再通过相应的函数就可以得到这一工作点的相关参数，从而进行工作。并且本发明的还可以对火力发电厂的过热器进行连续的仿真。

Description

一种火电机组过热器的非线性仿真装置

技术领域

本发明属于热工自动控制领域，特别涉及一种仿真装置火电机组过热器的非线性仿真装置。

背景技术

随着我国电力事业的不断发展，现在单元火力发电机组的发电容量也有了很大的提高，对于机组控制水平提出了更高的要求，在机组安全运行中主蒸汽的温度是机组安全运行的重要参数，主蒸汽温度的高或低都严重影响了机组的安全温度性和经济效益。而在机组运行中主蒸汽温度的控制是一个大惯性的环节，而且受到其它的干扰因素较多，如烟气流量、机组效率等，因此在火力发电厂中对于主蒸汽温度的控制一直是一个非常难以克服的难题。而对于过热器的仿真模型的建立尤其重要，这样可以在此基础上，研究开发出好的控制策略，目前针对过热器建模的方法主要是对于不同的负荷段用传递函数把过热器对象描述出来：这些方法存在以下的缺陷：由于是不同负荷段分开描述，不能很好的仿真出大范围改变负荷时过热器的动态特性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提出一种火电机组过热器的非线性仿真装置，使得对于过热器的主蒸汽温度的控制方法的研究提供了一个试验的平台。为过热器的主蒸汽温度的控制提出一些切实可行的控制方案。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：把原来四个线性模型来模拟不同负荷时的情形进行了统一，具体的结构如下：

将需要模拟的火电机组过热器的实际负荷和额定值作为除法器a的两个输入，除法器a的输出作为六个函数发生器1-6的输入，并且除法器a也输出负荷率，其中函数发生器5是负荷率与减温水阀门开度的对应关系函数，该对应关系函数是机组在火电机组过热器的实际负荷下稳定工况时的对应惯性，函数发生器5的输出和手动阀门调节开度作为为加法器a的两个输入，加法器a的输出作为阀门实际开度与设计开度的偏差；加法器a和函数发生器1的输出作为乘法器I的输入，乘法器I的输出是火电机组过热器的实际负荷下减温水对导前温度的改变增益；乘法器I的输出再经过两个变参数的惯性环节1-2后输入到加法器b，这两个变参数的惯性环节过程代表着减温水的水温与设计水温的偏差对导前温度的改变过程；函数发生器2为负荷率和导前时间常数之间的对应关系函数，其也输出到上述两个变参数的惯性环节，函数发生器3为负荷率与蒸汽量温度之间的对应关系函数，其也输出到加法器b，加法器b的输出作为新模型的中间汽温；函数发生器4为惰性区增益，其输出作为乘法器II的输入，加法器b的输出也作为乘法器II的输入，乘法器II的输出作为四个变参数惯性环节3-6的主输入，函数发生器6为负荷率与惰性区时间常数之间的对应关系函数，函数发生器6的输出作为四个变参数惯性环节3-6的辅助变参数输入，经过四个变参数的惯性环节3-6的输出作为新模型的出口汽温。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下技术效果：本发明的过热器非线性仿真装置可以模拟过热器的各种运行工况，比较全面的了解过热器的蒸汽温度在各个工况下的变化情况。并且本发明设计的过热器仿真装置可以很好的连续运行，并在连续运行中能够很好的对各个工况进行仿真试验。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是依据本发明的火电机组过热器仿真装置的组态图；

图2是依据本发明火电机组过热器仿真装置的运行曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。(请举个具体的例子对下述的仿真装置进行描述，需要具体描述各个函数的公式、各种关系的公式和惯性环节的公式等。)

图1是依据本发明的火电机组过热器仿真装置的组态图，将需要模拟的火电机组过热器的实际负荷和额定值作为除法器a的两个输入，除法器a的输出作为六个函数发生器1-6的输入，并且除法器a也输出负荷率，其中函数发生器5是负荷率与减温水阀门开度的对应关系函数，该函数是机组在火电机组过热器的实际负荷下稳定工况时的对应惯性，函数发生器5的输出和手动阀门调节开度作为为加法器a的两个输入，加法器a的输出作为阀门实际开度与设计开度的偏差；加法器a和函数发生器1的输出作为乘法器I的输入，乘法器I的输出是火电机组过热器的实际负荷下减温水对导前温度的改变增益；乘法器I的输出再经过两个变参数的惯性环节1-2后输入到加法器b，这两个变参数的惯性环节过程代表着减温水的水温与设计水温的偏差对导前温度的改变过程；函数发生器2为负荷率和导前时间常数之间的对应关系函数，其也输出到上述两个变参数的惯性环节，函数发生器3为负荷率与蒸汽量温度之间的对应关系函数，其也输出到加法器b，加法器b的输出作为新模型的中间汽温；函数发生器4为惰性区增益，其输出作为乘法器II的输入，加法器b的输出也作为乘法器II的输入，乘法器II的输出作为四个变参数惯性环节3-6的主输入，函数发生器6为负荷率与惰性区时间常数之间的对应关系函数，函数发生器6的输出作为四个变参数惯性环节3-6的辅助变参数输入，经过四个变参数的惯性环节3-6的输出作为新模型的出口汽温。

依据本发明的火电机组过热器仿真装置实现了把原来四个线性模型来模拟不同负荷时的情况进行了统一，使得其使用起来更加便捷，大大简化了仿真模型的切换，只要给定一个负荷通过除法器得到负荷率再通过相应的函数就可以得到这一工作点的相关参数，从而进行工作。并且本发明的还可以对火力发电厂的过热器进行连续的仿真。

依据本发明的火电机组过热器非线性仿真装置的各个函数是按以下步骤来确定的：

1、对发电机组过热器的导前区和惰性区的特性进行研究，确定其各个区间的传递特性。如下表1所示：

表1

 

负荷	导前区(℃/kg/s)	惰性区(℃/℃)
			37％	-5.072/(28s+1)2	1.048/(56.6s+1)4
50％	-3.067/(25s+1)2	1.119/(42.1s+1)4
			75％	-1.657/(20s+1)2	1.202/(27.1s+1)4
100％	-0.815/(18s+1)2	1.276/(18.4s+1)4

这样就可以对函数发生器1、2、4和6就可以进行设置了。函数发生器1是：不同负荷下导前区的增益；函数发生器2是：不同负荷下导前区的惯性时间；函数发生器4是：不同负荷下惰性区的增益；函数发生器6是：不同负荷下惰性区的惯性时间。

2、对于发电机组在静态工况下减温水流量和负荷的静态对应关系，这代表的是过热器的吸热特性，这样函数5就可以进行设置了。函数发生器5是不同负荷下机组的设计减温水流量。

3、通过确定发电机组在静态工况下导前区温度和负荷的静态对应关系，来设置函数3。函数发生器3是不同负荷下减温器前没有经过减温的蒸汽温度。

4、根据上面收集的数据对于仿真装置中的各个参数进行设置。

5、在不同的工况下，对仿真装置进行仿真试验，观测其输出和发电机组实际的参数是否一致，如不一致则重复上面的步骤，直到在各个工况下，仿真装置可以对机组进行很好的仿真为止。

图2是本发明的仿真曲线，描述了各个量随时间的变化情况。其中曲线1为喷水阀门开度；曲线2为负荷率；曲线3为原模型的导前区出口温度；曲线4为新模型的导前区出口温度；曲线5为原模型惰性区出口温度；曲线6为新模型惰性区出口温度。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (1)

1、一种火电机组过热器的非线性仿真装置，其特征在于该装置把原来四个线性模型来模拟不同负荷时的情形进行了统一，具体的结构如下：

将需要模拟的火电机组过热器的实际负荷和额定值作为除法器a的两个输入，除法器a的输出作为六个函数发生器1-6的输入，并且除法器a也输出负荷率，其中函数发生器5是负荷率与减温水阀门开度的对应关系函数，该对应关系函数是机组在火电机组过热器的实际负荷下稳定工况时的对应惯性，函数发生器5的输出和手动阀门调节开度作为为加法器a的两个输入，加法器a的输出作为阀门实际开度与设计开度的偏差；加法器a和函数发生器1的输出作为乘法器I的输入，乘法器I的输出是火电机组过热器的实际负荷下减温水对导前温度的改变增益；乘法器I的输出再经过两个变参数的惯性环节1-2后输入到加法器b，这两个变参数的惯性环节过程代表着减温水的水温与设计水温的偏差对导前温度的改变过程；函数发生器2为负荷率和导前时间常数之间的对应关系函数，其也输出到上述两个变参数的惯性环节，函数发生器3为负荷率与蒸汽量温度之间的对应关系函数，其也输出到加法器b，加法器b的输出作为新模型的中间汽温；函数发生器4为惰性区增益，其输出作为乘法器II的输入，加法器b的输出也作为乘法器II的输入，乘法器II的输出作为四个变参数惯性环节3-6的主输入，函数发生器6为负荷率与惰性区时间常数之间的对应关系函数，函数发生器6的输出作为四个变参数惯性环节3-6的辅助变参数输入，经过四个变参数的惯性环节3-6的输出作为新模型的出口汽温。

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