CN110472277B - 一种汽轮机的建模方法 - Google Patents

一种汽轮机的建模方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110472277B
CN110472277B CN201910604993.6A CN201910604993A CN110472277B CN 110472277 B CN110472277 B CN 110472277B CN 201910604993 A CN201910604993 A CN 201910604993A CN 110472277 B CN110472277 B CN 110472277B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steam turbine
steam
fitting
expression
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910604993.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110472277A (zh
Inventor
刘现星
李凤宇
吴国东
彭柳
李勇
陈睿
李开宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
719th Research Institute of CSIC
Original Assignee
719th Research Institute of CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 719th Research Institute of CSIC filed Critical 719th Research Institute of CSIC
Priority to CN201910604993.6A priority Critical patent/CN110472277B/zh
Publication of CN110472277A publication Critical patent/CN110472277A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110472277B publication Critical patent/CN110472277B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

本发明公开了一种汽轮机的建模方法，先将汽轮机划分为若干个部件，然后对汽轮机各部件分别进行导纳和功率的曲线拟合，将不同负荷工况下的汽轮机各部件导纳和功率表示为额定工况导纳与蒸汽流量比、额定工况功率与蒸汽流量比的关系；通过蒸汽流量比和拟合的导纳和功率关系式，分别计算得到汽轮机各部件对应的导纳和功率值；由汽轮机各级功率求得汽轮机总的功率，继而求得汽轮机转矩；结合机械损失折算转矩、鼓风损失折算转矩、发电机阻力矩，求得汽轮机的转速。本发明避免了汽轮机详细建模时的精度高但计算量大和集总参数建模时计算量小但仿真精度相对不高的矛盾，适用于汽轮机变工况的高精度瞬态特性分析和稳态工况的计算分析。

Description

一种汽轮机的建模方法
技术领域
本发明涉及蒸汽动力技术领域，具体涉及一种汽轮机的建模方法。
背景技术
汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的一种旋转式原动机，在火力发电厂和核电厂中带动发电机产生电能，也可通过变速运行，直接驱动给水泵和船舶的螺旋桨。
汽轮机的基本工作单元为由静叶栅和与之配合的动叶栅构成的汽轮机的级，汽轮机一般由多个级组成。
在核蒸汽动力系统中，汽轮机一般以饱和蒸汽为做功介质，为提高蒸汽动力系统的循环效率，一般会通过多级抽汽回热方式加热凝给水。
在开展核动力装置全系统仿真时，蒸汽动力系统通常采用基于流体网络的建模方法，汽轮机是主要的仿真对象。因汽轮机系统结构复杂，涉及的变量非常多，如果对所有级分别进行建模，则汽轮机的模型将会异常复杂，计算量非常大，多维的变量也会使得仿真模型调试、修改和优化的工作异常困难。而如果采用将汽轮机视作一个总体的集总参数建模方法，虽然建模工作简单，计算量少，但无法实现多级抽汽回热的建模与仿真，难以满足高精度仿真的需求。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种汽轮机的建模方法，避免了汽轮机详细建模时的精度高但计算量大和集总参数建模时计算量小但仿真精度相对不高的矛盾，不仅能用于汽轮机变工况的高精度瞬态特性分析，而且也能用于汽轮机稳态工况的计算分析。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种汽轮机的建模方法，包括如下步骤：
A1：沿蒸汽流动方向，根据汽轮机的所有抽汽口的位置，将进汽口与排汽口之间的部分划分成多个节段，每个节段内的所有级形成一个部件，记部件总数为N；
A2：令当前时刻T＝1，获取初始化0时刻汽轮机的转速n0；
A3：获取初始化0时刻第i个部件的导纳ai,0；
获取当前时刻T的发电机阻力矩Me,T、流入第i个部件的蒸汽压力pi,1,T、蒸汽密度ρi,g,T和流出第i个部件的蒸汽压力pi,2,T；
计算当前时刻T流经汽轮机第i个部件的蒸汽流量
Figure BDA0002120516780000021
以及蒸汽流量比
Figure BDA0002120516780000022
其中，
Figure BDA0002120516780000023
为额定工况下流入第i个部件的蒸汽流量；
计算当前时刻T的汽轮机第i个部件的导纳
Figure BDA0002120516780000024
其中，
Figure BDA0002120516780000025
为额定工况下第i个部件的导纳，fai(gi,T)为根据不同负荷工况下第i个部件导纳比与蒸汽流量比的一组数据点进行拟合得到的表达式；
计算当前时刻T的汽轮机第i个部件的功率
Figure BDA0002120516780000031
其中，
Figure BDA0002120516780000032
为额定工况下第i个部件的功率，fPi(gi,T)为根据不同负荷工况下第i个部件功率比与蒸汽流量比的一组数据点进行拟合得到的表达式；
其中，i＝1、2、…、N；
A4：计算当前时刻T的汽轮机的转矩
Figure BDA0002120516780000033
其中，Pt,T为当前时刻T的汽轮机总功率，且
Figure BDA0002120516780000034
nT-1为前一时刻T-1的汽轮机的转速；
计算当前时刻T的汽轮机的机械损失折算转矩
Figure BDA0002120516780000035
其中，Pml0为额定工况下汽轮机的机械损失功率，nR为汽轮机的额定转速；
计算当前时刻T的汽轮机的鼓风损失折算转矩
Figure BDA0002120516780000036
其中，Pfl0为额定工况下汽轮机的鼓风损失功率；
计算当前时刻T的汽轮机的转速
Figure BDA0002120516780000037
其中Δt为相邻两个时刻的时间步长，J为汽轮发电机组转动惯量；
A5：令T＝T+1，返回步骤A3。
进一步地，步骤A3中，fai(gi,T)采用最小二乘法进行拟合，具体拟合方法如下：
设汽轮机具有M种负荷工况数据，且按照蒸汽流量由小到大的顺序排列；
计算第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量比
Figure BDA0002120516780000041
其中，Gi,j,T为第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量；
获取第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽压力pi,j,1,T、蒸汽密度ρi,j,g,T、流入第i个部件的蒸汽压力pi,j,2,T；
计算第j种负荷工况下第i个部件的导纳
Figure BDA0002120516780000042
计算第j种负荷工况下第i个部件的导纳比
Figure BDA0002120516780000043
其中，j＝1、2、…、M；
以gi,j,T为自变量，
Figure BDA0002120516780000044
为因变量，对关于
Figure BDA0002120516780000045
的一组数据点进行曲线拟合，得到拟合表达式fai(gi,T)。
进一步地，当1≤i≤N-1时，对关于
Figure BDA0002120516780000046
的一组数据点采用指数拟合表达式进行拟合；
当i＝N时，从关于
Figure BDA0002120516780000047
的一组数据点中，选择一个蒸汽流量比作为第一分界值，将关于
Figure BDA0002120516780000048
的一组数据点中，gi,j,T小于第一分界值的部分作为第一部分，gi,j,T不小于第一分界值的部分作为第二部分，且第一部分和第二部分分别采用两阶或两阶以上的表达式进行拟合。
进一步地，当i＝N时，记第一部分的拟合表达式为fai1(gi,T)，第二部分的拟合表达式为fai2(gi,T)；
则
Figure BDA0002120516780000049
其中，Kai0、Kai1、Kai2为拟合常数。
进一步地，当fai1(gi,T)为两阶表达式时，
Figure BDA0002120516780000051
其中，Kai10、Kai11和Kai12均为拟合系数；和/或，
当fai2(gi,T)为两阶表达式时，
Figure BDA0002120516780000052
其中，Kai20、Kai21和Kai22均为拟合系数。
进一步地，所述第一分界值获取步骤如下：
将gi,j,T按照从小到大的顺序将
Figure BDA0002120516780000053
绘制成曲线；
取该曲线的斜率变化值大于第一预设值时对应的gi,j,T，并将该gi,j,T作为所述第一分界值。
进一步地，步骤A3中，fPi(gi,T)采用最小二乘法进行拟合，具体拟合方法如下：
设汽轮机具有M种负荷工况数据，且按照蒸汽流量由小到大的顺序排列；
计算第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量比
Figure BDA0002120516780000054
其中，Gi,j,T为第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量；
对第j种负荷工况下第i个部件的所有级的级功率进行求和，得到第j种负荷工况下第i个部件的功率Pi,j,T；
计算第j种负荷工况下第i个部件的功率比
Figure BDA0002120516780000055
其中，j＝1、2、…、M；
以gi,j,T为自变量，
Figure BDA0002120516780000056
为因变量，对关于
Figure BDA0002120516780000057
的一组数据点进行曲线拟合，得到拟合表达式fPi(gi,T)。
进一步地，当1≤i≤N-1时，对关于
Figure BDA0002120516780000058
的一组数据点采用线性拟合表达式进行拟合；
当i＝N时，从关于
Figure BDA0002120516780000061
的一组数据点中，选择一个蒸汽流量比作为第二分界值，将关于
Figure BDA0002120516780000062
的一组数据点中，gi,j,T小于第二分界值的部分作为第三部分，gi,j,T不小于第二分界值的部分作为第四部分，且第三部分采用两阶或两阶以上的表达式进行拟合，第四部分采用线性拟合表达式进行拟合。
进一步地，当i＝N时，记第三部分的拟合表达式为fPi1(gi,T)，第四部分的拟合表达式为fPi2(gi,T)；
则
Figure BDA0002120516780000063
其中，KPi为拟合常数，
Figure BDA0002120516780000064
为第二分界值。
进一步地，当fPi1(gi,T)为三阶表达式时，
Figure BDA0002120516780000065
其中，KPi10、KPi11、KPi12和KPi13均为拟合系数；和/或，
fPi2(gi,T)＝KPi20+KPi21·gi,T，其中，KPi20、KPi21均为拟合系数。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
避免了汽轮机详细建模时的精度高但计算量大和集总参数建模时计算量小但仿真精度相对不高的矛盾，不仅能用于汽轮机变工况的高精度瞬态特性分析，而且也能用于汽轮机稳态工况的计算分析。
附图说明
图1为本发明实施例提供的汽轮机的建模方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供了一种汽轮机的建模方法，包括如下步骤：
S1：沿蒸汽流动方向，从汽轮机的进汽口开始，到排汽口结束，根据所有的抽汽口的位置，将汽轮机划分成多个部件，具体地，根据汽轮机的所有抽汽口的位置，将进汽口与排汽口之间的部分划分成多个节段，每个节段内的所有级形成一个部件，记部件总数为N；第1个部件为汽轮机进汽口到第1个抽汽口间的所有级，第2个部件为第1个抽汽口到第2个抽汽口间的所有级，依次类推，第N个部件为最后一个抽汽口到排汽口间的所有级；
S2：令当前时刻T＝1，获取初始化0时刻汽轮机的转速n0；
S3：获取初始化0时刻第i个部件的导纳ai,0，获取当前时刻T的发电机阻力矩Me,T、流入第i个部件的蒸汽压力pi,1,T、蒸汽密度ρi,g,T和流出第i个部件的蒸汽压力pi,2,T，其中，令i＝1、2、…、N，从而获取初始化0时刻各个部件的导纳、获取当前时刻T流入各个部件的蒸汽压力、蒸汽密度和流出各个部件的蒸汽压力；
S4：计算当前时刻T流经汽轮机第i个部件的蒸汽流量
Figure BDA0002120516780000071
以及蒸汽流量比
Figure BDA0002120516780000072
其中，
Figure BDA0002120516780000073
为额定工况下流入第i个部件的蒸汽流量，其中，令i＝1、2、…、N，从而获取当前时刻T流经各个部件的蒸汽流量、蒸汽流量比；
计算当前时刻T的汽轮机第i个部件的导纳
Figure BDA0002120516780000074
其中，
Figure BDA0002120516780000075
为额定工况下第i个部件的导纳，fai(gi,T)为根据不同负荷工况下第i个部件导纳比与蒸汽流量比的一组数据点进行拟合得到的表达式，其中，令i＝1、2、…、N，从而获取当前时刻T各个部件的导纳；
计算当前时刻T的汽轮机第i个部件的功率
Figure BDA0002120516780000081
其中，
Figure BDA0002120516780000082
为额定工况下第i个部件的功率，fPi(gi,T)为根据不同负荷工况下第i个部件功率比与蒸汽流量比的一组数据点进行拟合得到的表达式，其中，令i＝1、2、…、N，从而获取当前时刻T各个部件的功率；
S5：计算当前时刻T的汽轮机的转矩
Figure BDA0002120516780000083
其中，Pt,T为当前时刻T的汽轮机总功率，且
Figure BDA0002120516780000084
nT-1为前一时刻T-1的汽轮机的转速；
计算当前时刻T的汽轮机的机械损失折算转矩
Figure BDA0002120516780000085
其中，Pml0为额定工况下汽轮机的机械损失功率，nR为汽轮机的额定转速；由于机械损失折算转矩Mml,T的计算与T无关，只与额定工况下汽轮机的机械损失功率和额定转速有关，也就是Mml,T是一个定值，因此，在整个循环计算时，机械损失折算转矩Mml,T可以在T＝1时计算且只用计算一次即可，后续T＝T+1时刻可以直接使用Mml,T的值，同时，Mml,T只需要在步骤S6之前计算出来即可，本实施例中，为了便于理解，才将Mml,T与Mt,T及Mfl,T同时放在本步骤中进行计算；
计算当前时刻T的汽轮机的鼓风损失折算转矩
Figure BDA0002120516780000086
其中，Pfl0为额定工况下汽轮机的鼓风损失功率；
S6：计算当前时刻T的汽轮机的转速
Figure BDA0002120516780000091
其中Δt为相邻两个时刻的时间步长，J为汽轮发电机组转动惯量；
S7：令T＝T+1，返回步骤S3。
本实施例提供的方法，可以根据实际需求，人为停止上述循环，比如，设定一个时间阈值，当T到达该时间阈值时即停止。
更进一步地，在步骤S3中，fai(gi,T)采用最小二乘法进行拟合，具体拟合方法如下：
S310：设汽轮机具有M种负荷工况数据，且按照蒸汽流量由小到大的顺序排列；
S311：计算第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量比
Figure BDA0002120516780000092
其中，Gi,j,T为第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量，其中，令j＝1、2、…、M，从而计算出各个负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量比；
S312：获取第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽压力pi,j,1,T、蒸汽密度ρi,j,g,T、流入第i个部件的蒸汽压力pi,j,2,T；
S313：计算第j种负荷工况下第i个部件的导纳
Figure BDA0002120516780000093
S314：计算第j种负荷工况下第i个部件的导纳比
Figure BDA0002120516780000094
其中，令j＝1、2、…、M，从而计算出各个负荷工况下第i个部件的导纳比；
S315：以gi,j,T为自变量，
Figure BDA0002120516780000095
为因变量，对关于
Figure BDA0002120516780000096
的一组数据点进行曲线拟合，得到拟合表达式fai(gi,T)。
更进一步地，当1≤i≤N-1时，对关于
Figure BDA0002120516780000101
的一组数据点采用指数拟合表达式进行拟合；当i＝N时，从关于
Figure BDA0002120516780000102
的一组数据点中，选择一个蒸汽流量比作为第一分界值，第一分界值将关于
Figure BDA0002120516780000103
的一组数据点分成两个部分，其中，gi,j,T小于第一分界值的部分作为第一部分，gi,j,T不小于第一分界值的部分作为第二部分，且第一部分和第二部分分别采用两阶或两阶以上的表达式进行拟合，记第一部分的拟合表达式为fai1(gi,T)，第二部分的拟合表达式为fai2(gi,T)；
则
Figure BDA0002120516780000104
其中，Kai0、Kai1、Kai2为拟合常数。
当fai1(gi,T)为两阶表达式时，
Figure BDA0002120516780000105
其中，Kai10、Kai11和Kai12均为拟合系数；和/或，
当fai2(gi,T)为两阶表达式时，
Figure BDA0002120516780000106
其中，Kai20、Kai21和Kai22均为拟合系数。
第一分界值获取步骤如下：将gi,j,T按照从小到大的顺序将
Figure BDA0002120516780000107
绘制成曲线，取该曲线的斜率变化值大于第一预设值时对应的gi,j,T，并将该gi,j,T作为第一分界值，本实施例中，第一分界值可取0.3～0.5，比如，取蒸汽流量比0.4作为第一分界值。第一预设值可以理解为，在第一预设值时，该曲线的斜率变化较大较为明显，第一预设值的范围可以根据实际的情况进行判断。
上述Kai0、Kai1、Kai2、Kai10、Kai11、Kai12、Kai20、Kai21和Kai22为拟合常数，都是与时间T无关，因此，本发明提供的拟合方法，在T＝1时刻拟合出Kai0、Kai1、Kai2、Kai10、Kai11、Kai12、Kai20、Kai21和Kai22之后，在T＝T+1时刻，可以直接使用这些拟合常数，以获得fai1(gi,T)，而不需要在T＝T+1时重新进行拟合，也就是各个时刻的fai1(gi,T)的结构形式相同，且拟合常数都是Kai0、Kai1、Kai2、Kai10、Kai11、Kai12、Kai20、Kai21和Kai22，仅仅改变的是变量gi,T。
更进一步地，在步骤S3中，fPi(gi,T)采用最小二乘法进行拟合，具体拟合方法如下：
S320：设汽轮机具有M种负荷工况数据，且按照蒸汽流量由小到大的顺序排列；
S321：计算第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量比
Figure BDA0002120516780000111
其中，Gi,j,T为第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量，其中，令j＝1、2、…、M，从而计算出各个负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量比；
S322：对第j种负荷工况下第i个部件的所有级的级功率进行求和，得到第j种负荷工况下第i个部件的功率Pi,j,T；
S323：计算第j种负荷工况下第i个部件的功率比
Figure BDA0002120516780000112
其中，令j＝1、2、…、M，从而计算出各个负荷工况下第i个部件的功率比；
S324：以gi,j,T为自变量，
Figure BDA0002120516780000113
为因变量，对关于
Figure BDA0002120516780000114
的一组数据点进行曲线拟合，得到拟合表达式fPi(gi,T)。
更进一步地，当1≤i≤N-1时，对关于
Figure BDA0002120516780000115
的一组数据点采用线性拟合表达式进行拟合；当i＝N时，从关于
Figure BDA0002120516780000116
的一组数据点中，选择一个蒸汽流量比作为第二分界值，第二分界值将关于
Figure BDA0002120516780000117
的一组数据点划分成两个部分，其中，gi,j,T小于该分界值的部分作为第三部分，gi,j,T不小于该分界值的部分作为第四部分，且第三部分采用两阶或两阶以上的表达式进行拟合，第四部分采用线性拟合表达式进行拟合，记第三部分的拟合表达式为fPi1(gi,T)，第四部分的拟合表达式为fPi2(gi,T)；
则
Figure BDA0002120516780000121
其中，KPi为拟合常数，
Figure BDA0002120516780000122
为第二分界值。
当fPi1(gi,T)为三阶表达式时，
Figure BDA0002120516780000123
其中，KPi10、KPi11、KPi12和KPi13均为拟合系数；和/或，
fPi2(gi,T)＝KPi20+KPi21·gi,T，其中，KPi20、KPi21均为拟合系数。
第二分界值获取步骤如下：将gi,j,T按照从小到大的顺序将
Figure BDA0002120516780000124
绘制成曲线，取该曲线的斜率变化值大于第二预设值时对应的gi,j,T，并将该gi,j,T作为第二分界值，本实施例中，第二分界值可取0.2～0.4，比如，取蒸汽流量比0.3作为第二分界值。第二预设值可以理解为，在第二预设值时，该曲线的斜率变化较大较为明显，第二预设值的范围可以根据实际的情况进行判断。
上述KPi、KPi10、KPi11、KPi12、KPi13、KPi20和KPi21为拟合常数，都是与时间T无关，因此，本发明提供的拟合方法，在T＝1时刻拟合出KPi、KPi10、KPi11、KPi12、KPi13、KPi20和KPi21之后，在T＝T+1时刻，可以直接使用这些拟合常数，以获得fPi(gi,T)，而不需要在T＝T+1时重新进行拟合，也就是各个时刻的fPi(gi,T)的结构形式相同，且拟合常数都是KPi、KPi10、KPi11、KPi12、KPi13、KPi20和KPi21，仅仅改变的是变量gi,T。
步骤S3中，
Figure BDA0002120516780000131
和
Figure BDA0002120516780000132
计算及拟合所采用的汽轮机热工参数，在汽轮机运行前为理论热力计算数据，汽轮机运行后为实际运行数据。
本发明的原理如下：
本发明先根据汽轮机抽汽口(或排汽口)的位置，将汽轮机通流部分划分为若干个部件；然后根据热力数据对汽轮机各部件分别进行导纳和功率的曲线拟合，将不同负荷工况下的汽轮机各部件导纳和功率表示为额定工况导纳与蒸汽流量比、额定工况功率与蒸汽流量比的关系；将汽轮机的相关计算放置在一个单独的计算模块程序中，由热工水力流体网络计算程序，给出流入汽轮机各部件蒸汽压力、蒸汽密度以及流出各部件的蒸汽压力计算蒸汽流量比；通过蒸汽流量比和拟合的导纳和功率关系式，分别计算得到汽轮机各部件对应的导纳和功率值；由汽轮机各级功率求得汽轮机总的功率，继而求得汽轮机转矩；结合机械损失折算转矩、鼓风损失折算转矩、热工水力流体网络计算程序给出的发电机阻力矩，根据旋转机械动力学方程求得汽轮机的转速，将其用于下一步的输入，并向热工水力流体网络计算程序输出流量与功率参数。
本发明避免了汽轮机详细建模时的精度高但计算量大和集总参数建模时计算量小但仿真精度相对不高的矛盾，模型修改与调试方便，不仅能用于核动力装置全系统变工况过程中汽轮机的高精度瞬态特性分析，而且也能用于汽轮机稳态工况的计算分析。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种汽轮机的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
A1：沿蒸汽流动方向，根据汽轮机的所有抽汽口的位置，将进汽口与排汽口之间的部分划分成多个节段，每个节段内的所有级形成一个部件，记部件总数为N；
A2：令当前时刻T＝1，获取初始化0时刻汽轮机的转速n0；
A3：获取初始化0时刻第i个部件的导纳ai,0；
获取当前时刻T的发电机阻力矩Me,T、流入第i个部件的蒸汽压力pi,1,T、蒸汽密度ρi,g,T和流出第i个部件的蒸汽压力pi,2,T；
计算当前时刻T流经汽轮机第i个部件的蒸汽流量
Figure FDA0002120516770000011
以及蒸汽流量比
Figure FDA0002120516770000012
其中，
Figure FDA0002120516770000013
为额定工况下流入第i个部件的蒸汽流量；
计算当前时刻T的汽轮机第i个部件的导纳
Figure FDA0002120516770000014
其中，
Figure FDA0002120516770000015
为额定工况下第i个部件的导纳，fai(gi,T)为根据不同负荷工况下第i个部件导纳比与蒸汽流量比的一组数据点进行拟合得到的表达式；
计算当前时刻T的汽轮机第i个部件的功率
Figure FDA0002120516770000016
其中，
Figure FDA0002120516770000017
为额定工况下第i个部件的功率，fPi(gi,T)为根据不同负荷工况下第i个部件功率比与蒸汽流量比的一组数据点进行拟合得到的表达式；
其中，i＝1、2、…、N；
A4：计算当前时刻T的汽轮机的转矩
Figure FDA0002120516770000021
其中，Pt,T为当前时刻T的汽轮机总功率，且
Figure FDA0002120516770000022
nT-1为前一时刻T-1的汽轮机的转速；
计算当前时刻T的汽轮机的机械损失折算转矩
Figure FDA0002120516770000023
其中，Pml0为额定工况下汽轮机的机械损失功率，nR为汽轮机的额定转速；
计算当前时刻T的汽轮机的鼓风损失折算转矩
Figure FDA0002120516770000024
其中，Pfl0为额定工况下汽轮机的鼓风损失功率；
计算当前时刻T的汽轮机的转速
Figure FDA0002120516770000025
其中Δt为相邻两个时刻的时间步长，J为汽轮发电机组转动惯量；
A5：令T＝T+1，返回步骤A3。
2.如权利要求1所述的汽轮机的建模方法，其特征在于：步骤A3中，fai(gi,T)采用最小二乘法进行拟合，具体拟合方法如下：
设汽轮机具有M种负荷工况数据，且按照蒸汽流量由小到大的顺序排列；
计算第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量比
Figure FDA0002120516770000026
其中，Gi,j,T为第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量；
获取第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽压力pi,j,1,T、蒸汽密度ρi,j,g,T、流入第i个部件的蒸汽压力pi,j,2,T；
计算第j种负荷工况下第i个部件的导纳
Figure FDA0002120516770000031
计算第j种负荷工况下第i个部件的导纳比
Figure FDA0002120516770000032
其中，j＝1、2、…、M；
以gi,j,T为自变量，
Figure FDA0002120516770000033
为因变量，对关于
Figure FDA0002120516770000034
的一组数据点进行曲线拟合，得到拟合表达式fai(gi,T)。
3.如权利要求2所述的汽轮机的建模方法，其特征在于：
当1≤i≤N-1时，对关于
Figure FDA0002120516770000035
的一组数据点采用指数拟合表达式进行拟合；
当i＝N时，从关于
Figure FDA0002120516770000036
的一组数据点中，选择一个蒸汽流量比作为第一分界值，将关于
Figure FDA0002120516770000037
的一组数据点中，gi,j,T小于第一分界值的部分作为第一部分，gi,j,T不小于第一分界值的部分作为第二部分，且第一部分和第二部分分别采用两阶或两阶以上的表达式进行拟合。
4.如权利要求3所述的汽轮机的建模方法，其特征在于：
当i＝N时，记第一部分的拟合表达式为fai1(gi,T)，第二部分的拟合表达式为fai2(gi,T)；
则
Figure FDA0002120516770000038
其中，Kai0、Kai1、Kai2为拟合常数。
5.如权利要求3或4所述的汽轮机的建模方法，其特征在于：
当fai1(gi,T)为两阶表达式时，
Figure FDA0002120516770000039
其中，Kai10、Kai11和Kai12均为拟合系数；和/或，
当fai2(gi,T)为两阶表达式时，
Figure FDA0002120516770000041
其中，Kai20、Kai21和Kai22均为拟合系数。
6.如权利要求3所述的汽轮机的建模方法，其特征在于，所述第一分界值获取步骤如下：
将gi,j,T按照从小到大的顺序将
Figure FDA0002120516770000042
绘制成曲线；
取该曲线的斜率变化值大于第一预设值时对应的gi,j,T，并将该gi,j,T作为所述第一分界值。
7.如权利要求1所述的汽轮机的建模方法，其特征在于：步骤A3中，fPi(gi,T)采用最小二乘法进行拟合，具体拟合方法如下：
设汽轮机具有M种负荷工况数据，且按照蒸汽流量由小到大的顺序排列；
计算第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量比
Figure FDA0002120516770000043
其中，Gi,j,T为第j种负荷工况下流入第i个部件的蒸汽流量；
对第j种负荷工况下第i个部件的所有级的级功率进行求和，得到第j种负荷工况下第i个部件的功率Pi,j,T；
计算第j种负荷工况下第i个部件的功率比
Figure FDA0002120516770000044
其中，j＝1、2、…、M；
以gi,j,T为自变量，
Figure FDA0002120516770000045
为因变量，对关于
Figure FDA0002120516770000046
的一组数据点进行曲线拟合，得到拟合表达式fPi(gi,T)。
8.如权利要求7所述的汽轮机的建模方法，其特征在于：
当1≤i≤N-1时，对关于
Figure FDA0002120516770000047
的一组数据点采用线性拟合表达式进行拟合；
当i＝N时，从关于
Figure FDA0002120516770000048
的一组数据点中，选择一个蒸汽流量比作为第二分界值，将关于
Figure FDA0002120516770000051
的一组数据点中，gi,j,T小于第二分界值的部分作为第三部分，gi,j,T不小于第二分界值的部分作为第四部分，且第三部分采用两阶或两阶以上的表达式进行拟合，第四部分采用线性拟合表达式进行拟合。
9.如权利要求8所述的汽轮机的建模方法，其特征在于：
当i＝N时，记第三部分的拟合表达式为fPi1(gi,T)，第四部分的拟合表达式为fPi2(gi,T)；
则
Figure FDA0002120516770000052
其中，KPi为拟合常数，
Figure FDA0002120516770000053
为第二分界值。
10.如权利要求8或9所述的汽轮机的建模方法，其特征在于：
当fPi1(gi,T)为三阶表达式时，
Figure FDA0002120516770000054
其中，KPi10、KPi11、KPi12和KPi13均为拟合系数；和/或，
fPi2(gi,T)＝KPi20+KPi21·gi,T，其中，KPi20、KPi21均为拟合系数。
CN201910604993.6A 2019-07-05 2019-07-05 一种汽轮机的建模方法 Active CN110472277B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910604993.6A CN110472277B (zh) 2019-07-05 2019-07-05 一种汽轮机的建模方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910604993.6A CN110472277B (zh) 2019-07-05 2019-07-05 一种汽轮机的建模方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110472277A CN110472277A (zh) 2019-11-19
CN110472277B true CN110472277B (zh) 2022-12-02

Family

ID=68506818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910604993.6A Active CN110472277B (zh) 2019-07-05 2019-07-05 一种汽轮机的建模方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110472277B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115600322B (zh) * 2022-11-11 2023-07-14 哈尔滨工程大学 一种船舶核动力装置系统汽轮泵的仿真方法及系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4042813A (en) * 1973-02-23 1977-08-16 Westinghouse Electric Corporation Secondary system modeling and method for a nuclear power plant training simulator
CN106682376B (zh) * 2017-04-01 2020-03-10 国网河南省电力公司电力科学研究院 参数随工况变化实际特性的全过程汽轮机建模及辨识方法
CN107748547B (zh) * 2017-10-12 2019-06-04 国网河北能源技术服务有限公司 火电机组深度调峰工况低负荷辅机跳闸自动控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110472277A (zh) 2019-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105068424B (zh) 一种适用于电力系统分析的转桨式水轮机调节系统动态模型
CN104533821A (zh) 一种压气机控制方法
CN111859746B (zh) 一种基于流场重构的透平机械变工况性能预测方法
CN102877945B (zh) 基于解析法的燃气轮机及其联合循环的变工况分析方法
CN104794297A (zh) 一种消除汽轮机调速系统模型中失真的方法
CN110472277B (zh) 一种汽轮机的建模方法
CN107301268A (zh) 一种船舶燃气轮机可调静叶压气机偏转角度优化方法
CN116595682A (zh) 一种叶片泵瞬态过程性能优化设计方法
Osigwe et al. Multi-Fluid Gas Turbine Components Scaling for a Generation IV Nuclear Power Plant Performance Simulation
Shanab et al. Active control of variable geometry Francis Turbine
Sokólski et al. Simplified, multiregional fuzzy model of a nuclear power plant steam turbine
Fang et al. Modeling and simulation of hydraulic transients for hydropower plants
Roberts et al. Dynamic simulation of energy systems: comparison of a physics-based against time constant based approach applied to a microturbine test rig
CN104214415B (zh) 一种汽轮机高压缸进汽调节阀开度信号软测量方法
Gonzalez-Gonzalez Modelling Axial Turbomachinery for Compressed Air Energy Storage
Kalytka et al. Theoretical bases of the methods of modernization the cylinders of heating steam turbines
CN106483870B (zh) 一种带有有界控制输出的火电机组的协调控制方法
Wang et al. Research on Optimal Matching Method of Variable Stator Vanes for Multi-Stage Compressor Based on Genetic Algorithm
Gonzalez Modelling axial turbomachinery for compressed air energy storage
CN112270088B (zh) 集群水轮发电机组仿真模型及其建模方法
Svingen et al. Transient hydraulic calculations with a linear turbine model derived from a nonlinear synthetic model
Meng et al. Application of genetic algorithm in adaptive governor with variable PID parameters.
An et al. A FOPID-IGPC Control Method for Bulb Tubular Turbine Generator Unit
Fuls et al. Application of the nozzle analogy to easily predict steam turbine performance with minimal geometric input
Nakao et al. Development of general-purpose software to analyze the static thermal characteristic of nuclear power plant

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant