CN108227518A - 一种汽轮机仿真模型的修正方法及装置 - Google Patents

一种汽轮机仿真模型的修正方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽轮机仿真模型的修正方法及装置，建立供热机组的汽轮机仿真模型，根据供热机组的供热抽汽流量变化对汽轮机功率变化的影响规律，确定低压缸功率修正系数；利用低压缸功率修正系数对汽轮机仿真模型中的中低压连通管时间常数进行修正，得到修正汽轮机仿真模型。本发明通过在传统汽轮机仿真模型的基础上加入低压缸功率修正系数，并利用该低压缸功率修正系数对中低压连通管时间常数进行修正，使得修正得到的修正汽轮机仿真模型可以随供热抽气量增大，高压缸功率比例系数和中压缸功率比例系数上升，低压缸功率比例系数下降，且中低压连通管时间常数增加，因此，能够很好的描述供热汽轮机一次调频负荷响应动态特性。

Description

一种汽轮机仿真模型的修正方法及装置
技术领域
本发明涉及供热汽轮机技术领域，更具体的说，涉及一种汽轮机仿真模型的修正方法及装置。
背景技术
供热汽轮机投入抽汽供热后，一次调频响应动态特性发生了变化，调频性能变差。为研究供热汽轮机一次调频负荷响应动态特性，通常会选定供热机组进行供热工况一次调频实验。建立完善的高精度的汽轮机仿真模型是研究供热汽轮机一次调频负荷响应动态特性的关键。
然而，现有的汽轮机仿真模型在供热机组抽气量变化时，仅能反应高中压缸的功率输出动态特性，并不能很好的反应低压缸的功率输出动态特性，需要额外建立精确的数学模型来分析低压缸的功率输出动态特性，因此，现有的汽轮机仿真模型并不能很好的描述供热汽轮机一次调频负荷响应动态特性。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种汽轮机仿真模型的修正方法及装置，以解决传统的汽轮机仿真模型不能很好描述供热汽轮机一次调频响应动态特性的问题。
一种汽轮机仿真模型的修正方法，包括：
建立供热机组的汽轮机仿真模型，所述汽轮机仿真模型的传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数；
根据所述供热机组的供热抽汽流量变化对汽轮机功率变化的影响规律，确定低压缸功率修正系数；
利用所述低压缸功率修正系数对所述汽轮机仿真模型中的中低压连通管时间常数进行修正，得到修正汽轮机仿真模型，所述修正汽轮机仿真模型的传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数，KW为低压缸功率修正系数，KW＝0.016a-4，a为抽汽工况的抽汽量(t/h)。
优选的，所述汽轮机仿真模型为串联组合和单再热式汽轮机仿真模型。
优选的，所述汽轮机仿真模型包括：高压缸前汽室容积环节、高压缸做功环节、再热器容积环节、中压缸做功环节、连通管容积环节、低压缸做功环节和高压缸功率自然过调系数。
一种汽轮机仿真模型的修正装置，包括：
模型建立单元，用于建立供热机组的汽轮机仿真模型，所述汽轮机仿真模型的传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数；
系数确定单元，用于根据所述供热机组的供热抽汽流量变化对汽轮机功率变化的影响规律，确定低压缸功率修正系数；
修正单元，用于利用所述低压缸功率修正系数对所述汽轮机仿真模型中的中低压连通管时间常数进行修正，得到修正汽轮机仿真模型，所述修正汽轮机仿真模型的传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数，KW为低压缸功率修正系数，KW＝0.016a-4，a为抽汽工况的抽汽量(t/h)。
优选的，所述汽轮机仿真模型为串联组合和单再热式汽轮机仿真模型。
优选的，所述汽轮机仿真模型包括：高压缸前汽室容积环节、高压缸做功环节、再热器容积环节、中压缸做功环节、连通管容积环节、低压缸做功环节和高压缸功率自然过调系数。
从上述的技术方案可知，本发明公开了一种汽轮机仿真模型的修正方法及装置，建立供热机组的汽轮机仿真模型，根据供热机组的供热抽汽流量变化对汽轮机功率变化的影响规律，确定低压缸功率修正系数；利用低压缸功率修正系数对汽轮机仿真模型中的中低压连通管时间常数进行修正，得到修正汽轮机仿真模型。本发明通过在传统汽轮机仿真模型的基础上加入低压缸功率修正系数，并利用该低压缸功率修正系数对中低压连通管时间常数进行修正，使得修正得到的修正汽轮机仿真模型可以随供热抽气量增大，高压缸功率比例系数和中压缸功率比例系数上升，低压缸功率比例系数下降，且中低压连通管时间常数增加，因此，能够很好的描述供热汽轮机一次调频负荷响应动态特性，且无需额外建立精确的数学模型来分析低压缸的功率输出动态特性，从而为电网稳定运行和仿真计算提供了更加贴近实际的参考。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种汽轮机仿真模型的修正方法流程图；
图2(a)为高压缸前汽室容积环节中所用的一阶惯性环节模拟模型示意图；
图2(b)为高压缸做功环节模拟模型示意图；
图2(c)为再热器容积环节中所用的一阶惯性环节模拟模型示意图；
图2(d)为中压缸做功环节中所用的常数表达模型示意图；
图2(e)为连通管容积环节所用的一阶惯性环节模拟模型示意图；
图2(f)为低压缸做功环节所用的常数表达模型示意图；
图3(a)为传统的汽轮机仿真模型的传递函数；
图3(b)为本发明中修正汽轮机仿真模型的传递函数；
图4(a)为本发明中供热抽汽量为0t/h下的汽轮机调节级压力随时间的变化曲线图；
图4(b)为本发明中供热抽汽量为200t/h下的汽轮机调节级压力随时间的变化曲线图；
图4(c)为本发明中供热抽汽量为350t/h下的汽轮机调节级压力随时间的变化曲线图；
图4(d)为本发明中供热抽汽量为450t/h下的汽轮机调节级压力随时间的变化曲线图；
图5(a)为本发明中0t/h下汽轮机的功率随时间的变化曲线图；
图5(b)为本发明中200t/h下汽轮机的功率随时间的变化曲线图；
图5(c)为本发明中350t/h下汽轮机的功率随时间的变化曲线图；
图5(d)为本发明中450t/h下汽轮机的功率随时间的变化曲线图；
图6为本发明中0t/h抽汽工况下模型仿真结果示意图；
图7(a)为未修正汽轮机仿真模型在200t/h抽汽工况下模型仿真结果；
图7(b)为修正汽轮机仿真模型在200t/h抽汽工况下模型仿真结果；
图8(a)为未修正汽轮机仿真模型在350t/h抽汽工况下模型仿真结果；
图8(b)为未修正汽轮机仿真模型在350t/h抽汽工况下模型仿真结果；
图9(a)为本发明中5r/min转速差扰动下汽轮机功率变化图；
图9(b)为本发明中8r/min转速差扰动下汽轮机功率变化图；
图9(c)为本发明中11r/min转速差扰动下汽轮机功率变化图；
图10为本发明一实施例公开的一种汽轮机仿真模型的修正装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
机组功率大小与供热汽轮机调节阀开度的对应关系一般是在额定工况无供热抽汽下确定的。但在不同的供热流量下，相同供热汽轮机转速偏差所产生的相同汽轮机调节阀开度变化，并不能得到相同的机组负荷变化。在保持机组负荷不变的情况下，当供热抽汽量增大时，主蒸汽流量增大，同样的调频阀位指令会得到更大的高中压缸调频负荷，但低压缸负荷调节幅度及响应速度降低，因此，不利于机组一次调频功能对负荷需求的快速有效响应。所以当供热机组抽汽量变化时，需要建立精确的数学模型来分析低压缸的功率输出动态特性。
基于此，本发明实施例公开了一种汽轮机仿真模型的修正方法及装置，以解决传统的汽轮机仿真模型不能很好描述供热汽轮机一次调频响应动态特性的问题。
参见图1，本发明一实施例公开的一种汽轮机仿真模型的修正方法流程图，该方法包括步骤：
步骤S101、建立供热机组的汽轮机仿真模型；
本步骤中所建立的汽轮机仿真模型为传统的汽轮机仿真模型，目前在电网内，所占比例最多，单机容量较大，且对电网稳定性有较大影响的主要是凝汽式、单轴和一次中间再热汽轮机，其汽轮机仿真模型的传递函数如图3(a) 所示，传统的汽轮机仿真模型包括：高压缸前汽室容积环节、高压缸做功环节、再热器容积环节、中压缸做功环节、连通管容积环节、低压缸做功环节和高压缸功率自然过调系数，其中，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例(其中FHP+FIP+FLP＝1)，λ为高压缸功率自然过调系数，PM为汽轮机转子的机械功率输出。
具体的，
1、高压缸前汽室容积环节：蒸汽经过主汽门和高压缸调门后，在进入高压缸做功前，需要流过一段管道，在调门开度发生变化时，这段管道中的汽压会有一个变化过程，该变化过程可以用一个一阶惯性环节来模拟，模型如图2(a)所示，图2(a)中TCH为蒸汽容积时间常数。
2、高压缸做功环节：在稳定研究中，高压缸做功环节采用高压缸功率比例系数予以描述。高压缸功率比例系数严格的讲不是一个常数，而是高压缸内焓降和效率等的函数，而焓降又可以表示为进出高压缸的压力之差的函数。在稳定研究中，高压缸功率比例系数可以采用制造厂的计算值，但应注意，这仅对应稳态运行时的情况，在动态过程中，进出高压缸做功的蒸汽压力之差发生了变化，引起焓降变化，高压缸功率比例系数也会变化。高压缸做功环节可以用图2(b)所示模型来模拟，图2(b)中FHP为高压缸功率比例。
3、再热器容积环节：对于有再热器的供热汽轮机，蒸汽在高压缸内做功之后，压力和温度都大幅下降，为了提高热效率，蒸汽经过管道重新返回锅炉的再热器进行再热。经过再热之后，蒸汽参数得到了恢复，再进入中压缸进行做功。这其中包含较大的管道容积以及再热器的容积，蒸汽在其中的充气过程可以用图2(c)所示的一阶惯性环节来表示，图2(c)中的TRH为再热器时间常数。
4、中压缸做功环节：与高压缸做功环节类似，中压缸做功环节采用中压缸功率比例系数予以描述，由于中压缸前再热器的巨大容积，使得进出中压缸的蒸汽压力差变化不大，所以中压缸的功率比例系数在动态过程中仍然基本不变，稳定研究中可以用一个常数表达，如图2(d)所示，如图2(d)中 FIP为中压缸功率比例。
5、连通管容积环节：蒸汽在中压缸做功之后，经过交叉管的管道进入低压缸做功，这段连通管容积的存在，对于进入低压缸的蒸汽有一个惯性作用，因此可以用图2(e)所示的一阶惯性环节来表示，图2(e)中TCO为中低压连通管时间常数。
6、低压缸做功环节：与高压缸做功环节类似，低压缸做功环节采用低压缸功率比例系数予以描述，由于低压缸前中压缸的蒸汽压力变化较慢，所以进出低压缸的压力差变化也不大，低压缸的功率比例系数在动态过程中仍然基本不变，稳定研究中可以用一个常数表达，如图2(f)所示，如图2(f) 中FLP为低压缸功率比例。
需要说明的是，FHP+FIP+FLP＝1。
7、高压缸功率自然过调系数λ：对中间再热机组，当调速系统动作时，例如调门突然开大时，高压缸进汽快速升高，由于巨大的中间容积存在，高压缸的排汽压力只能缓慢上升，进出高压缸的蒸汽压力差发生变化，引起高压缸的焓降变化，导致高压缸在动态过程中的出力比例系数大于稳态时的比例系数。为了反映这一物理现象，引入一个高压缸功率自然过调系数λ。
基于上述论述以及图3(a)可知，传统的汽轮机仿真模型的传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数。
步骤S102、根据供热机组的供热抽汽流量变化对汽轮机功率变化的影响规律，确定低压缸功率修正系数；
在不同抽汽工况下，低压缸负荷响应差异的主要原因为：供热抽汽管道造成容积惯性增加和低压缸进汽不足。因此，本发明根据供热机组的供热抽汽流量变化对汽轮机功率变化的影响规律，提出了低压缸功率修正系数KW，用于描述供热抽汽对低压缸功率变化幅度的影响。低压缸功率修正系数的拟合公式为KW＝0.016a-4，其中a为抽汽工况的抽汽量(t/h)，基本变化规律为随抽汽量增大而减小。
步骤S103、利用低压缸功率修正系数对汽轮机仿真模型中的中低压连通管时间常数进行修正，得到修正汽轮机仿真模型。
本申请的发明人经过研究后发现，在不同抽汽工况下，低压缸符合响应差异的主要原因是供热抽汽管道造成容积惯性增加和低压缸进汽不足。本发明利用低压缸功率修正系数KW描述供热抽汽对低压缸功率变化幅度的影响；通过利用低压缸功率修正系数KW修订传统汽轮机仿真模型中的中低压连通管时间常数TCO，来描述容积惯性增加对响应速度的影响，得到图3(b)所示修正汽轮机仿真模型的传递函数，传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数，KW为低压缸功率修正系数，KW＝0.016a-4，a为抽汽工况的抽汽量(t/h)。
需要说明的是，本实施例中所述的汽轮机仿真模型为串联组合和单再热式汽轮机仿真模型。
综上可知，本发明公开的汽轮机仿真模型的修正方法，通过在传统汽轮机仿真模型的基础上加入低压缸功率修正系数，并利用该低压缸功率修正系数对中低压连通管时间常数进行修正，使得修正得到的修正汽轮机仿真模型可以随供热抽气量增大，高压缸功率比例系数和中压缸功率比例系数上升，低压缸功率比例系数下降，且中低压连通管时间常数增加，因此，能够很好的描述供热汽轮机一次调频负荷响应动态特性，且无需额外建立精确的数学模型来分析低压缸的功率输出动态特性，从而为电网稳定运行和仿真计算提供了更加贴近实际的参考。
为进一步说明本发明得到的修正汽轮机仿真模型能够很好的描述供热汽轮机一次调频响应动态特性，本发明还对修正汽轮机仿真模型进行了试验。
1、试验基本条件为：选定机组为华电新疆发电有限公司昌吉热电厂2号汽轮机。汽轮机为330MW亚临界、一次再热、双缸双排汽、直接空冷和抽汽凝汽式汽轮机，型号为CZK330-16.7/0.4/538/538，系上海汽轮机有限公司制造。在机组中低压连通管上设置蝶阀，采暖用汽从中低压连通管引出；DEH(Digital Electric Hydraulic Control System，汽轮机数字电液控制系统)处于阀控状态，试验期间尽量保持主汽压力额定值16.7MPa。汽轮机仿真模型为“串联组合和单再热式汽轮机”模型，调速器模型为数字电液调节系统，中压调节阀全开，不参与调节。
搭建试验平台分别收集在机组负荷245MW，转速差扰动为11r/min，供热抽汽量分为0t/h，200t/h，350t/h和450t/h下汽轮机的各项性能参数，如图4(a)、 4(b)、4(c)和4(d)分别为供热抽汽量为0t/h，200t/h，350t/h，450t/h下汽轮机调节级压力随时间的变化曲线图，如图5(a)、5(b)、5(c)和5(d) 分别为0t/h，200t/h，350t/h，450t/h下汽轮机的功率随时间的变化曲线图，基于图4和图5可以看出，试验负荷基本稳定在243MW-245MW。各工况下汽轮机调节级压力响应一致合理，负荷扰动试验数值稳定合理。但供热抽汽量为 450t/h工况，转速差信号扰动后，机组负荷响应明显不足，一次调频能力不足，数据不作为模型仿真数据。
2、热力参数验证计算
供热汽轮机THA工况主蒸汽流量为1034t/h，负荷为330MW。额定抽汽工况主蒸汽流量1116t/h，供热抽汽量为370t/h，负荷为296MW。为验证机组试验数据的适用性，进行了试验工况热力参数计算。计算中机组负荷和抽汽量按照试验数据设定，结果如表1所示。
表1
机组负荷基本维持一致的情况下，供热抽汽量由增加的主蒸汽流量补偿。最大供热抽汽量工况下(450t/h)，主蒸汽流量接近机组额定工况主蒸汽流量，调频余量较小。其它工况有充足的调频余量。随供热抽汽量增大，高中压缸作功比例增大，低压缸作功比例减小。计算所得比例系数可做为试验参数参考。
为进一步说明本发明得到的修正汽轮机仿真模型能够很好的描述供热汽轮机一次调频响应动态特性，本发明还对修正汽轮机仿真模型进行了仿真。
1、参数确定
容积时间常数TCH，再热器时间常数TRH，中低压连通管时间常数TCO由辨识得到。通过负荷阶跃试验，配合高速数据采集仪，根据最小二乘法相关数学公式可以分析计算出容积时间常数。根据试验数据，可计算出高压缸功率自然过调系数λ＝0.91。低压缸功率修正系数的拟合公式为KW＝0.016a-4，其中a 为抽汽工况的抽汽量(t/h)，基本变化规律为随抽汽量增大减小。结果如表2 所示。
表2
从表2中可以看出，与热力计算数据相比，各比例系数数值和趋势基本接近。负荷抽汽量增大，高压缸功率比例和中压缸功率比例增加，低压缸功率比例降低的规律。低压缸功率修正系数随抽汽量增加降低。由于抽汽阀阀位增加，导致中压缸排汽容积惯性增大，中低压连通管时间常数随抽汽量增加而增加。
2、汽轮机仿真模型仿真结果比较
通过辨识低压缸修正系数，可以得到不同抽汽工况下修正后的负荷响应模型结果，与没有低压缸修正的模型对比，低压缸修正系数分别0.936和0.804。不同抽汽工况下，低压缸的负荷响应速度不同，因此不同抽汽工况下的低压缸修正系数有所差别。中低压连通管时间常数TCO分别为0.4234和0.5637。具体参见图6～图8，图6为0t/h抽汽工况下模型仿真结果示意图，图7(a)为未修正汽轮机仿真模型在200t/h抽汽工况下模型仿真结果，图7(b)为修正汽轮机仿真模型在200t/h抽汽工况下模型仿真结果；图8(a)为未修正汽轮机仿真模型在350t/h抽汽工况下模型仿真结果，图8(b)为修正汽轮机仿真模型在350t/h 抽汽工况下模型仿真结果。
根据图6～图8所示的仿真结果可以看出，未修正低压缸功率时，汽轮机仿真模型输出的低压缸功率未考虑抽汽影响，负荷变化稳定值和响应速度与试验值存在明显差异。且随抽汽量变大差异增大。修正低压缸功率后，抽汽量越大，低压缸稳定功率越小，与试验结果吻合。这是因为抽汽量增大，蒸汽量在动态时分流比例也增大。修正后的低压缸负荷响应速度与试验结果吻合，中低压连通管时间常数起到了修正作用。
3、修正汽轮机仿真模型的仿真结果
汽轮机仿真模型修正后，分别得出5r/min、8r/min和11r/min转速差扰动下，汽轮机功率随抽气量逐渐增大，机组功率变化幅度的变化结果，具体参见图9 (a)～图9(c)，图9(a)为5r/min转速差扰动下汽轮机功率变化图，图9(b) 为8r/min转速差扰动下汽轮机功率变化图，图9(c)为11r/min转速差扰动下汽轮机功率变化图。
从图9(a)～图9(c)中可以看出，随着抽气量逐渐增大，机组功率变化幅度下降，一次调频负荷幅度不足。
供热抽汽的存在改变了高中低压缸功率比初始值，随抽汽量增大，高压缸功率比例系数FHP和中压缸功率比例系数FIP上升，低压缸功率比例系数FLP下降，且中低压连通管时间常数TCO增加。抽汽工况下动态扰动初始阶段，由于高中压缸作功比例增大，负荷响应速度有所提升，但后期负荷响应速度受低压缸功率输出影响程度较大，由于中低压连通管时间常数增加，容积惯性增大，响应速度下降。
综上可知，本发明得到的修正汽轮机仿真模型，研究了不同抽气量下机组对转速差扰动的响应特性。经过试验验证，修正汽轮机仿真模型对低压缸功率输出和中低压连通管时间常数的修正达到了较好的效果，修正汽轮机仿真模型能够反映供热汽轮机一次调频响应动态特性，从而为为电网稳定运行和仿真计算提供了更加贴近实际的参考。
另外，供热汽轮机抽气量增大后，机组一次调频能力下降，主要原因为：低压缸功率输出不足且负荷响应速度下降。在进行电网调频能力计算时，需要充分考虑供热抽汽的影响，提高机组调频裕量，增加电网自平衡能力，减小电网安全隐患。
与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种汽轮机仿真模型的修正装置。
参见图10，本发明一实施例公开的一种汽轮机仿真模型的修正装置的结构示意图，该修正装置包括：
模型建立单元201，用于建立供热机组的汽轮机仿真模型，所述汽轮机仿真模型的传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数。
本实施例中所建立的汽轮机仿真模型为传统的汽轮机仿真模型，如图3 (a)所示，传统的汽轮机仿真模型包括：高压缸前汽室容积环节、高压缸做功环节、再热器容积环节、中压缸做功环节、连通管容积环节、低压缸做功环节和高压缸功率自然过调系数。
具体的，
1、高压缸前汽室容积环节：蒸汽经过主汽门和高压缸调门后，在进入高压缸做功前，需要流过一段管道，在调门开度发生变化时，这段管道中的汽压会有一个变化过程，该变化过程可以用一个一阶惯性环节来模拟，模型如图2(a)所示，图2(a)中TCH为蒸汽容积时间常数。
2、高压缸做功环节：在稳定研究中，高压缸做功环节采用高压缸功率比例系数予以描述。高压缸功率比例系数严格的讲不是一个常数，而是高压缸内焓降和效率等的函数，而焓降又可以表示为进出高压缸的压力之差的函数。在稳定研究中，高压缸功率比例系数可以采用制造厂的计算值，但应注意，这仅对应稳态运行时的情况，在动态过程中，进出高压缸做功的蒸汽压力之差发生了变化，引起焓降变化，高压缸功率比例系数也会变化。高压缸做功环节可以用图2(b)所示模型来模拟，图2(b)中FHP为高压缸功率比例。
3、再热器容积环节：对于有再热器的供热汽轮机，蒸汽在高压缸内做功之后，压力和温度都大幅下降，为了提高热效率，蒸汽经过管道重新返回锅炉的再热器进行再热。经过再热之后，蒸汽参数得到了恢复，再进入中压缸进行做功。这其中包含较大的管道容积以及再热器的容积，蒸汽在其中的充气过程可以用图2(c)所示的一阶惯性环节来表示，图2(c)中的TRH为再热器时间常数。
4、中压缸做功环节：与高压缸做功环节类似，中压缸做功环节采用中压缸功率比例系数予以描述，由于中压缸前再热器的巨大容积，使得进出中压缸的蒸汽压力差变化不大，所以中压缸的功率比例系数在动态过程中仍然基本不变，稳定研究中可以用一个常数表达，如图2(d)所示，如图2(d)中 FIP为中压缸功率比例。
5、连通管容积环节：蒸汽在中压缸做功之后，经过交叉管的管道进入低压缸做功，这段连通管容积的存在，对于进入低压缸的蒸汽有一个惯性作用，因此可以用图2(e)所示的一阶惯性环节来表示，图2(e)中TCO为中低压连通管时间常数。
6、低压缸做功环节：与高压缸做功环节类似，低压缸做功环节采用低压缸功率比例系数予以描述，由于低压缸前中压缸的蒸汽压力变化较慢，所以进出低压缸的压力差变化也不大，低压缸的功率比例系数在动态过程中仍然基本不变，稳定研究中可以用一个常数表达，如图2(f)所示，如图2(f) 中FLP为低压缸功率比例。
需要说明的是，FHP+FIP+FLP＝1。
7、高压缸功率自然过调系数λ：对中间再热机组，当调速系统动作时，例如调门突然开大时，高压缸进汽快速升高，由于巨大的中间容积存在，高压缸的排汽压力只能缓慢上升，进出高压缸的蒸汽压力差发生变化，引起高压缸的焓降变化，导致高压缸在动态过程中的出力比例系数大于稳态时的比例系数。为了反映这一物理现象，引入一个高压缸功率自然过调系数λ。
系数确定单元202，用于根据所述供热机组的供热抽汽流量变化对汽轮机功率变化的影响规律，确定低压缸功率修正系数；
在不同抽汽工况下，低压缸负荷响应差异的主要原因为：供热抽汽管道造成容积惯性增加和低压缸进汽不足。因此，本发明根据供热机组的供热抽汽流量变化对汽轮机功率变化的影响规律，提出了低压缸功率修正系数KW，用于描述供热抽汽对低压缸功率变化幅度的影响。
修正单元203，用于利用所述低压缸功率修正系数对所述汽轮机仿真模型中的中低压连通管时间常数进行修正，得到修正汽轮机仿真模型，所述修正汽轮机仿真模型的传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数，KW为低压缸功率修正系数，KW＝0.016a-4，a为抽汽工况的抽汽量(t/h)。
本发明通过利用低压缸功率修正系数KW修订传统汽轮机仿真模型中的中低压连通管时间常数TCO，来描述容积惯性增加对响应速度的影响，并得到图3(b)所示修正汽轮机仿真模型的传递函数
需要说明的是，本实施例中所述的汽轮机仿真模型为串联组合和单再热式汽轮机仿真模型。
综上可知，本发明公开的汽轮机仿真模型的修正装置，通过在传统汽轮机仿真模型的基础上加入低压缸功率修正系数，并利用该低压缸功率修正系数对中低压连通管时间常数进行修正，使得修正得到的修正汽轮机仿真模型可以随供热抽气量增大，高压缸功率比例系数和中压缸功率比例系数上升，低压缸功率比例系数下降，且中低压连通管时间常数增加，因此，能够很好的描述供热汽轮机一次调频负荷响应动态特性，且无需额外建立精确的数学模型来分析低压缸的功率输出动态特性，从而为电网稳定运行和仿真计算提供了更加贴近实际的参考。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种汽轮机仿真模型的修正方法，其特征在于，包括：
建立供热机组的汽轮机仿真模型，所述汽轮机仿真模型的传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数；
根据所述供热机组的供热抽汽流量变化对汽轮机功率变化的影响规律，确定低压缸功率修正系数；
利用所述低压缸功率修正系数对所述汽轮机仿真模型中的中低压连通管时间常数进行修正，得到修正汽轮机仿真模型，所述修正汽轮机仿真模型的传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数，KW为低压缸功率修正系数，KW＝0.016a-4，a为抽汽工况的抽汽量(t/h)。
2.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述汽轮机仿真模型为串联组合和单再热式汽轮机仿真模型。
3.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述汽轮机仿真模型包括：高压缸前汽室容积环节、高压缸做功环节、再热器容积环节、中压缸做功环节、连通管容积环节、低压缸做功环节和高压缸功率自然过调系数。
4.一种汽轮机仿真模型的修正装置，其特征在于，包括：
模型建立单元，用于建立供热机组的汽轮机仿真模型，所述汽轮机仿真模型的传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数；
系数确定单元，用于根据所述供热机组的供热抽汽流量变化对汽轮机功率变化的影响规律，确定低压缸功率修正系数；
修正单元，用于利用所述低压缸功率修正系数对所述汽轮机仿真模型中的中低压连通管时间常数进行修正，得到修正汽轮机仿真模型，所述修正汽轮机仿真模型的传递函数为：
式中，PM(s)为汽轮机转子的机械功率输出，PGV(s)为进入汽轮机的蒸汽流量，TCH为蒸汽容积时间常数，TRH为再热器时间常数，TCO为中低压连通管时间常数，FHP为高压缸功率比例，FIP为中压缸功率比例，FLP为低压缸功率比例，FHP+FIP+FLP＝1，λ为高压缸功率自然过调系数，KW为低压缸功率修正系数，KW＝0.016a-4，a为抽汽工况的抽汽量(t/h)。
5.根据权利要求4所述的修正装置，其特征在于，所述汽轮机仿真模型为串联组合和单再热式汽轮机仿真模型。
6.根据权利要求4所述的修正装置，其特征在于，所述汽轮机仿真模型包括：高压缸前汽室容积环节、高压缸做功环节、再热器容积环节、中压缸做功环节、连通管容积环节、低压缸做功环节和高压缸功率自然过调系数。
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