CN112989613B - 一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法 - Google Patents

一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法 Download PDF

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Abstract

一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法，所述方法将单个调节级喷嘴特征面积和效率、压力级级组特征通流面积和效率、阀门全开流量系数和固有流量特性曲线部件特征参数分别为汽轮机组各部件的唯一性标记，形成同一部件或不同部件的辨识和匹配功能，开展汽轮机调门阀序调整和主、辅机设备改造场景下的仿真计算。本发明方法依据研究对象的固有特性，通过部件特征参数标记，实现同一部件或不同部件的辨识和匹配，便于开展汽轮机组设备变更或改造前、后的性能对比。

Description

一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法
技术领域
本发明涉及一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法，属汽轮机运行技术领域。
背景技术
对于喷嘴配汽汽轮机，其调节级分成若干个相互间隔独立的喷嘴弧段；通常，每个调节阀控制一个喷嘴弧段的进汽量。当负荷发生变化时，依次开启或关闭若干个调节阀，改变调节级的通流面积，以控制汽轮机总进汽量。实际运行中，为提高机组运行经济性和安全性，喷嘴配汽方式往往设计成“节流—喷嘴混合配汽方式”，即低负荷下一部分调门首先同步开启，其他调门则随负荷上升而顺序开启。通常，汽轮机布置有4个调门，可根据现场情况采取CV1/2→CV3→CV4或CV1/2→CV4→CV3等不同阀序方式。
在机组运行或改造过程中，运行人员往往希望了解机组在不同阀序下的热力特性，或是更换某个设备后的改造效果。显然，类似控制变量法，令“该变的变，不该变的不变”是解决这一问题的技术前提；而以部件的某一(些)固有特性不变为准则来标记/辨识/匹配“同一研究对象”是数值仿真过程中解决这一问题的关键。
发明内容
本发明的目的是，为了开展汽轮机调门阀序调整和主、辅机设备改造等场景下的仿真计算研究，对汽轮机组设备变更或改造前、后的性能进行对比，提高机组运行经济性和安全性，提出一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法。
本发明实现的技术方案如下：一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法，所述方法将单个调节级喷嘴特征面积和效率、压力级级组特征通流面积和效率、阀门全开流量系数和固有流量特性曲线等部件特征参数分别作为汽轮机组各部件的唯一性标记，形成同一部件或不同部件的辨识和匹配功能，从而开展诸如汽轮机调门阀序调整和主、辅机设备改造等场景下的仿真计算研究。
一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法，包括以下步骤：
(1)根据制造厂提供的VWO工况热力参数和相关资料，确定各部件特征参数的原始值；当设备发生变更时，根据实际需求对相关部件特征参数进行调整；将所述部件特征参数作为各部件的唯一性标记；
(2)以部件特征参数不变为辨识和匹配准则，通过迭代计算，生成设备变更后的VWO工况热力参数；
(3)将步骤2所得设备变更后的VWO工况热力参数作为变工况计算的基准值，按照工程应用需求，进一步仿真计算。
本发明将单个调节级喷嘴特征面积和效率作为调节级喷嘴的部件特征参数；将压力级级组特征通流面积和效率作为压力级级组的部件特征参数；将阀门全开流量系数和固有流量特性曲线作为汽轮机主汽门和调门的部件特征参数。
所述单个调节级喷嘴特征面积根据制造厂VWO工况热力参数和不同调门后的单个调节级喷嘴特征面积彼此相等的条件，按照式(1)进行计算：
Figure BDA0002982661970000021
式中：F为单个调节级喷嘴特征面积；G为调门后流量；P1为调门后压力；V1为调门后比容；n为喷嘴数；μ为系数；P2为调节级压力。
所述单个调节级喷嘴效率由制造厂提供的调节级级压比和效率曲线来确定；所述单个调节级喷嘴包含单个调节级喷嘴静叶及对应的动叶。
所述压力级级组特征通流面积根据制造厂VWO工况热力参数，按照式(2)进行计算：
Figure BDA0002982661970000031
式中：S为压力级级组特征通流面积；M为级组进口流量；P01为级组进口压力；V01为级组进口比容；P02为级组出口压力。
所述压力级级组效率根据制造厂VWO工况热力参数来确定。
所述主汽门和调门的阀门全开流量系数根据制造厂VWO工况热力参数，按照国际电工委员会标准IEC 534-22膨胀系数法，即式(3)进行计算：
Figure BDA0002982661970000032
式中：Kv为调门流量系数，m3h-1；m为调门进口流量，kgh-1；y为膨胀系数，无量纲；Δp0为调门基准压差，取值0.1MPa；Δp为调门实际压差，MPa；v0为基准进口比容，取值0.001m3kg-1；v为实际进口比容，m3kg-1；
所述主汽门和调门的固有流量特性曲线由制造厂提供或根据现场试验获取。
本发明的有益效果是，本发明方法依据研究对象的固有特性，通过部件特征参数标记，实现同一部件或不同部件的辨识和匹配，便于开展汽轮机组设备变更或改造前、后的性能对比。
附图说明
图1为本发明实施流程示意图；
图2为本发明实施例VWO工况热平衡图局部示意图；
图3为本发明实施例阀序调整前、后热耗率对比图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图所示。
本实施例机组为某超临界660MW等级汽轮机组。该机组布置4组喷嘴腔室且各腔室喷嘴数不同，阀序调整前为CV2/3-CV4-CV1，阀序调整后为CV2/3-CV1-CV4。对于汽轮机组而言，在四阀全开工况下，当调节级各喷嘴弧段内喷嘴数平均布置时，由于各调门型号相同(忽略阀门个体制造差异)，各喷嘴弧段进口流量和压力均相等。但当调节级各喷嘴弧段内喷嘴数采取差异化布置时，若假定各喷嘴弧段进口压力相同，则其进口流量与喷嘴数呈正比。由于各喷嘴弧段进口流量等于各调门所通过的蒸汽流量且各调门型号相同，各调门的压差必然不同。由于各调门前压力相同，当调节级各喷嘴弧段内喷嘴数采取差异化布置时，假定各喷嘴弧段进口压力(即调门后压力)相同是不成立的。因此，在开展实施例机组调门阀序调整研究之前，首先需确定出四阀全开工况下各喷嘴弧段进口压力或各调门后压力。
本实施例通过数值仿真，定量求解该机组在不同阀序下的变工况热经济特性，为机组运行提供技术参考。
如图1所示，本发明实施例一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法，包括以下步骤：
将单个调节级喷嘴特征面积和效率作为调节级喷嘴的部件特征参数；将压力级级组特征通流面积和效率作为压力级级组的部件特征参数；将阀门全开流量系数和固有流量特性曲线作为汽轮机主汽门和调门的部件特征参数。
步骤1：根据制造厂提供的VWO工况热力参数和相关资料，确定各部件特征参数的原始值；当设备发生变更时，可根据实际需求对相关部件特征参数进行调整；将以上部件特征参数作为各部件的唯一性标记；实施例中仅阀序出现变化，故各部件特征参数仍维持原始值。
步骤2：以部件特征参数不变为辨识和匹配准则，通过迭代计算，生成设备变更后的VWO工况热力参数，如图2所示。图2按照蒸汽流程，依次列出主汽门前热力参数、主汽门后热力参数、各调门前热力参数、各调门后热力参数、各喷嘴弧段动叶后热力参数以及调节级后热力参数。这些热力参数分别为压力、温度、焓以及流量，分别用大写字母P/T/H/M标示。部件B和HP分别表示锅炉和汽轮机高压缸。各喷嘴弧段图标中的数字9、6、8、11分别指该弧段所含喷嘴数。由图2可知，各调门后的单个调节级喷嘴特征面积相互一致(均为2.573276)，而各调门后压力彼此不同。
步骤3：将步骤2所得设备变更后的VWO工况热力参数作为变工况计算的基准值，按照工程应用需求，开展进一步仿真计算研究。
本实施例依据不同阀序下的调门配汽曲线进行相应的定压变负荷仿真计算和定功率变压运行仿真计算，以比较不同阀序下的热经济性差异。该机组在480MW工况下，当阀序CV2/3-CV4-CV1调整为CV2/3-CV1-CV4时，局部区域机组热耗率最大偏差7kJ/(kW.h)左右，如图3所示。
所述单个调节级喷嘴特征面积根据制造厂VWO工况热力参数和不同调门后的单个调节级喷嘴特征面积彼此相等的条件，按照式(1)进行计算，所述单个调节级喷嘴效率由制造厂提供的调节级级压比和效率曲线来确定；所述单个调节级喷嘴包含单个调节级喷嘴静叶及对应的动叶。
Figure BDA0002982661970000061
式中：F为单个调节级喷嘴特征面积；G为调门后流量；P1为调门后压力；V1为调门后比容；n为喷嘴数；μ为系数；P2为调节级压力。
所述压力级级组特征通流面积根据制造厂VWO工况热力参数，按照式(2)进行计算；所述压力级级组效率根据制造厂VWO工况热力参数来确定。
Figure BDA0002982661970000062
式中：式中：S为压力级级组特征通流面积；M为级组进口流量；P01为级组进口压力；V01为级组进口比容；P02为级组出口压力。
所述主汽门和调门的阀门全开流量系数根据制造厂VWO工况热力参数，按照国际电工委员会标准IEC 534-22膨胀系数法，即式(3)进行计算；所述主汽门和调门的固有流量特性曲线由制造厂提供或根据现场试验获取。
Figure BDA0002982661970000063
式中：Kv为调门流量系数，m3.h-1；m为调门进口流量，kg.h-1；y为膨胀系数，无量纲；Δp0为调门基准压差，取值0.1MPa；Δp为调门实际压差，MPa；v0为基准进口比容，取值0.001m3.kg-1；v为实际进口比容，m3.kg-1。
以上对本发明所提供的一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法进行了详细介绍；本实施例中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述；以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法，其特征在于，所述方法将单个调节级喷嘴特征面积和效率、压力级级组特征通流面积和效率、阀门全开流量系数和固有流量特性曲线部件特征参数分别为汽轮机组各部件的唯一性标记，形成同一部件或不同部件的辨识和匹配功能；
所述单个调节级喷嘴特征面积和效率为调节级喷嘴的部件特征参数；所述压力级级组特征通流面积和效率为压力级级组的部件特征参数；所述阀门全开流量系数和固有流量特性曲线为汽轮机主汽门和调门的部件特征参数；
所述方法根据制造厂提供的VWO工况热力参数和相关资料，确定各部件特征参数的原始值；当设备发生变更时，根据实际需求对相关部件特征参数进行调整；将以上部件特征参数作为各部件的唯一性标记；
所述方法以部件特征参数不变为辨识和匹配准则，通过迭代计算，生成设备变更后的VWO工况热力参数；设备变更后的VWO工况热力参数作为变工况计算的基准值，按照工程应用需求，进一步仿真计算。
2.根据权利要求1所述的一种基于部件特征参数的汽轮机组仿真计算方法，其特征在于，所述单个调节级喷嘴特征面积根据制造厂VWO工况热力参数和不同调门后的单个调节级喷嘴特征面积彼此相等的条件，按下式进行计算：
Figure FDA0003868640770000011
式中：F为单个调节级喷嘴特征面积；G为调门后流量；P1为调门后压力；V1为调门后比容；n为喷嘴数；μ为系数；P2为调节级压力；
所述单个调节级喷嘴效率由制造厂提供的调节级级压比和效率曲线来确定；所述单个调节级喷嘴包含单个调节级喷嘴静叶及对应的动叶；
所述压力级级组特征通流面积根据制造厂VWO工况热力参数，按下式计算：
Figure FDA0003868640770000021
式中：S为压力级级组特征通流面积；M为级组进口流量；P01为级组进口压力；V01为级组进口比容；P02为级组出口压力；
所述压力级级组效率根据制造厂VWO工况热力参数来确定；
所述主汽门和调门的阀门全开流量系数根据制造厂VWO工况热力参数，按下式计算：
Figure FDA0003868640770000022
式中：Kv为调门流量系数，m3h-1；m为调门进口流量，kgh-1；y为膨胀系数，无量纲；Δp0为调门基准压差，取值0.1MPa；Δp为调门实际压差，MPa；v0为基准进口比容，取值0.001m3kg-1；v为实际进口比容，m3kg-1；
所述主汽门和调门的固有流量特性曲线由制造厂提供或根据现场试验获取。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116127716B (zh) * 2022-12-19 2024-03-26 华北电力科学研究院有限责任公司 汽轮机阀门流量特性辨识方法及装置
CN116500898B (zh) * 2023-05-11 2024-03-19 华电国际电力股份有限公司莱城发电厂 基于特征流量辨识的火电机组agc负荷控制系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104849052A (zh) * 2015-04-29 2015-08-19 国家电网公司 一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法
CN105784371A (zh) * 2016-02-05 2016-07-20 国网江西省电力科学研究院 一种过载补汽节流配汽汽轮机流量特性试验方法
CN106014500A (zh) * 2016-05-31 2016-10-12 国网江西省电力科学研究院 一种汽轮机进汽调节阀重叠度辨识及整定方法
CN110332021A (zh) * 2019-06-11 2019-10-15 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种deh系统调节阀重叠度规范化整定方法
CN112417364A (zh) * 2020-11-19 2021-02-26 贵溪发电有限责任公司 一种汽轮机组部分进汽简易计算方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202486124U (zh) * 2010-09-10 2012-10-10 香港科技大学 湿度和渗透吸力控制的非饱和土综合试验仪
CN112364525B (zh) * 2020-11-27 2023-09-12 广东能源集团科学技术研究院有限公司 一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法及系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104849052A (zh) * 2015-04-29 2015-08-19 国家电网公司 一种喷嘴配汽汽轮机流量特性试验方法
CN105784371A (zh) * 2016-02-05 2016-07-20 国网江西省电力科学研究院 一种过载补汽节流配汽汽轮机流量特性试验方法
CN106014500A (zh) * 2016-05-31 2016-10-12 国网江西省电力科学研究院 一种汽轮机进汽调节阀重叠度辨识及整定方法
CN110332021A (zh) * 2019-06-11 2019-10-15 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种deh系统调节阀重叠度规范化整定方法
CN112417364A (zh) * 2020-11-19 2021-02-26 贵溪发电有限责任公司 一种汽轮机组部分进汽简易计算方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SIMULATION OF CONTROL VALVE CHARACTERISTICS FOR FLOW AND TEMPERATURE CONTROL IN LOW CONDUCTIVITY WATER SYSTEM FOR LINEAR ACCELERATOR;Vimal Kotak 等;《Conference: Fortieth National Conference on Fluid Mechanics and Fluid Power》;20131231;第1-10页 *
工业抽汽机组供热改造的变工况热经济性分析;孙士恩 等;《汽轮机技术》;20160825;第58卷(第4期);第301-304页 *
机组初参数与热耗修正曲线的变工况计算法;周兰欣 等;《动力工程学报》;20110515;第31卷(第5期);第387-390、396页 *
汽轮机调节级喷嘴封堵后流量特性试验研究;万忠海 等;《电站系统工程》;20160315;第32卷(第2期);第22-24页 *

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