一種汽輪機回熱系統的全工況仿真系統的製作方法

2023-06-03 01:50:21

一種汽輪機回熱系統的全工況仿真系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，將汽輪機回熱系統的各個子設備以仿真模塊表示，並通過仿真管道耦合連接構成汽輪機回熱系統的仿真系統，再以主蒸汽流量、主蒸汽溫度、熱再熱蒸汽溫度、給水泵壓力、凝結水泵壓力、循環水溫度和循環水流量作為輸入參數，模擬汽輪機回熱系統的全工況運行狀態。該系統具體包括汽輪機抽氣級仿真模塊、加熱器仿真模塊、抽氣管道仿真模塊、除氧器仿真模塊、給水泵仿真模塊、凝汽器仿真模塊、循環水泵仿真模塊、凝結水泵仿真模塊、鍋爐過熱管道仿真模塊、鍋爐再熱管道仿真模塊和中低壓缸聯通管道仿真模塊。本發明為汽輪機回熱系統的優化設計、狀態監測、故障診斷以及變工況性能計算提供支持。
【專利說明】一種汽輪機回熱系統的全工況仿真系統 【技術領域】
[〇〇〇1] 本發明屬於汽輪機回熱系統仿真技術，涉及一種仿真系統系統，特別針對汽輪機 回熱系統的仿真，用於汽輪機回熱系統的全工況的運行仿真。 【背景技術】
[0002] 汽輪機回熱系統全工況仿真是指汽輪機回熱系統不同負荷、不同設備狀態、不同 系統拓撲結構時的熱力性能狀態仿真。由於我國電力系統的構成特性，火電機組需要參與 調峰，這使得火電機組長時間處於非設計負荷的工作狀態。同時隨著系統運行，設備的狀態 會產生一定程度的劣化，使運行工況進一步偏離設計值，因此汽輪機回熱系統全工況的建 模仿真對研究機組變工況能耗分布規律，優化現場運行操作、優化回熱系統設計有著重要 的意義。
[0003] 在以往的汽輪迴熱系統建模仿真工作中，由於建模方式、模型簡化、計算量和模型 收斂等難題的限制，汽輪機回熱系統模型沒有很好的解決汽輪機回熱系統的全工況仿真， 主要有以下原因：
[0004] 1.以往的仿真建模依照滿負荷設計，各設備工作狀態不隨系統負荷、邊界條件的 變化而變化；
[0005] 2.忽略了閥門、管道的阻力特性與給水泵運行工況的耦合作用；
[0006] 3.汽輪機設計參數缺乏，只能依靠弗留格爾公式建立的汽輪機模型，在變工況計 算時存在較大誤差，即當計算負荷偏離基準負荷較多時，弗留格爾公式的精度將無法保證。
【發明內容】

[0007] 本發明提供了一種汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，可以克服現有技術存在的 問題，能夠將汽輪機回熱系統分為諸多子設備運算模型的耦合連接，以主蒸汽流量、主蒸汽 溫度、熱再熱蒸汽溫度、給水泵壓力、凝結水泵壓力、循環水溫度和循環水流量作為輸入參 數，模擬汽輪機回熱系統的全工況運行狀態。
[0008] 本發明提供的一種汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，其特徵在於，將汽輪機回 熱系統的各個子設備以仿真模塊表示，並通過仿真管道耦合連接構成汽輪機回熱系統的仿 真系統，再以主蒸汽流量、主蒸汽溫度、熱再熱蒸汽溫度、給水泵壓力、凝結水泵壓力、循環 水溫度和循環水流量作為輸入參數，模擬汽輪機回熱系統的全工況運行狀態。
[0009] 作為上述技術方案的改進，該系統包括汽輪機抽氣級仿真模塊、加熱器仿真模塊、 抽氣管道仿真模塊、給水泵仿真模塊、凝汽器仿真模塊、循環水泵仿真模塊、凝結水泵仿真 模塊、鍋爐過熱管道仿真模塊、鍋爐再熱管道仿真模塊和中低壓缸聯通管道仿真模塊； [〇〇1〇] 汽輪機抽氣級仿真模塊用於模擬汽輪機工作狀態；各汽輪機抽氣級仿真模塊按照 汽輪機抽氣口的實際順序順次相連，分別用於描述汽輪機高壓缸、中壓缸和低壓缸的運行 狀態；汽輪機抽氣級仿真模塊將汽輪機按照抽氣口的設置，分為多段，逐段建立計算方程， 採用蒸汽進口的馬赫數和絕熱係數作為中間過程量，擬合進出口壓比的表達函數，以計算 各抽氣級的溫度和壓力；汽輪機抽氣級的輸入參數為入口處蒸汽的流量、溫度、壓力和抽氣 流量，輸出參數為出口處蒸汽的溫度、壓力、流量；其中，高壓缸入口參數來自於鍋爐過熱管 道仿真模塊，並將出口參數輸入鍋爐再熱管道仿真模塊；中壓缸入口參數來自於再熱管道 仿真模塊，並將出口參數輸入中低壓連通管仿真模塊；低壓缸的入口參數來自於中低壓缸 聯通管仿真模塊，並將出口參數輸入凝氣器仿真模塊；
[〇〇11] 加熱器仿真模塊，由對應的抽氣管道仿真模塊輸入抽氣參數，由上遊加熱器或除 氧器仿真模塊輸入給水參數，由下遊加熱器輸入疏水參數（其中，緊鄰鍋爐過熱管道的高 壓加熱器，緊鄰除氧器的低壓加熱器，沒有疏水輸入）並將計算的抽氣流量參數返回對應 的抽氣級仿真模塊，將計算的給水參數輸入下遊加熱器或除氧器；加熱器仿真模塊包括高 壓加熱器仿真模塊和低壓加熱器仿真模塊；所述抽氣參數包括溫度，壓力；疏水參數包括 溫度、流量和壓力；給水參數包括溫度、流量和壓力；
[0012] 抽氣管道仿真模塊，用於連接汽輪機抽氣級仿真模塊和加熱器仿真模塊，並計算 抽氣在管道中的壓力損失；
[0013] 給水泵仿真模塊用於接收除氧器仿真模塊的提供的給水溫度和壓力，並設定給水 流量，再將給水流量、溫度和壓力輸入相鄰的高壓加熱器；
[0014] 凝汽器仿真模塊，由低壓缸的最末抽氣級仿真模塊輸入汽輪機排氣參數，並由循 環水泵仿真模塊，獲得循環水進口水溫和循環水流量，將凝汽器出口水溫度、壓力、流量參 數輸入凝結水泵仿真模塊；
[0015] 循環水泵仿真模塊設定循環水進口水溫，將循環水流量，循環水進口水溫輸入凝 汽器仿真模塊；
[0016] 凝結水泵仿真模塊，設定凝結水泵出口水壓力，由凝汽器獲得凝汽器出口水溫度、 流量參數，並將循環水流量、溫度、壓力參數輸入到下遊的低壓加熱器；
[0017] 鍋爐過熱管道仿真模塊，設定過熱蒸汽溫度，由相鄰的高壓加熱器獲得給水流量 和給水壓力，將過熱蒸汽溫度、壓力、流量參數輸入相鄰的汽輪機抽氣級仿真模塊；
[0018] 鍋爐再熱管道仿真模塊，設定再熱蒸汽溫度，接收上遊汽輪機抽氣級的抽氣壓力、 抽氣流量，將再熱蒸汽溫度、再熱蒸汽壓力、再熱蒸汽流量輸入下遊汽輪機抽氣級仿真模 塊；
[0019] 中低壓缸聯通管道仿真模塊，接收上遊汽輪機抽氣級仿真模塊的出口蒸汽溫度、 壓力、流量參數，計算蒸汽壓力損失，將蒸汽溫度、壓力、流量參數輸入到下遊汽輪機抽氣級 仿真模塊。
[0020] 與現有技術相比，本發明具有以下特徵：
[0021] (1)本發明所構建的汽輪機回熱系統仿真系統可以模擬汽輪機回熱系統在各個工 況下的運行狀況，包括：負荷變化、設備故障、設備劣化等；
[0022] (2)本發明所述的汽輪機回熱系統仿真系統，將鍋爐管道、抽氣管道模型、汽輪機、 表面式加熱器、凝汽器、泵等耦合連結，考慮了各個設備之間的耦合影響；
[0023] (3)本發明利用參數Μ(馬赫數和絕熱係數的組合）作為中間過程量進行的汽輪機 建模，可以在較大負荷變動、設備故障、回熱系統結構變化等工況，合理地仿真汽輪機運行 工況，將在
【發明內容】
和具體實例中進一步說明。
[〇〇24] 總之，本發明不僅可用於不同負荷工況下汽輪機回熱系統的運行性能仿真，還可 用於設備狀態劣化、設備故障、系統結構變化工況下的汽輪機回熱系統運行性能仿真。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明應用實例對象的熱力原則圖；
[0026] 圖2為本發明實例提供的系統結構示意圖；
[0027] 圖3為本發明採用馬赫數和絕熱係數作為中間變量的汽輪機壓比擬合曲線；
[0028] 圖4為不同循環水溫度對應循環水流量與汽輪機輸出功率關係曲線圖（100%負 荷）；
[0029] 圖5為不同循環水溫度對應循環水流量與汽輪機輸出功率關係曲線圖（75%負 荷）；
[0030] 圖6為不同清潔度下循環水流量與汽輪機輸出功率關係曲線圖（冷卻水入口溫度 為 15°C )。 【具體實施方式】
[0031] 本發明提供的一種汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，將汽輪機回熱系統分為諸 多設備並耦合連接，以主蒸汽流量、主蒸汽溫度、熱再熱蒸汽溫度、給水泵壓力、凝結水泵壓 力、循環水溫度和循環水流量作為輸入參數，模擬汽輪機回熱系統的全工況運行狀態。
[0032] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明。在此需要說明的是，對於 這些實施方式的說明用於幫助理解本發明，但並不構成對本發明的限定。此外，下面所描述 的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
[0033] 如圖2所示，本發明實例具體包括第一至第九汽輪機抽氣級仿真模塊、凝汽器仿 真模塊、第一至第三高壓加熱器仿真模塊、第一至第四低壓加熱器仿真模塊、第一至第八抽 氣管道仿真模塊、除氧器仿真模塊、給水泵仿真模塊、凝汽器仿真模塊、循環水泵仿真模塊、 凝結水泵仿真模塊、鍋爐過熱管道仿真模塊、鍋爐再熱管道仿真模塊和中低壓缸聯通管道 仿真模塊；
[〇〇34] 本實例中，所述鍋爐過熱管道仿真模塊輸入參數為：主蒸汽溫度設定值、主蒸汽流 量設定值、第一高壓加熱器仿真模塊給水壓力，輸出參數為：至第一汽輪機抽氣級仿真模塊 的主蒸汽溫度、主蒸汽壓力、主蒸汽流量，並以下步驟方程建立模型。
[〇〇35] 主蒸汽溫度與主蒸汽溫度設定值相等；
[0036] 主蒸汽壓力由式（1)計算
[0037] Pout,〇 = Pin,〇 · (l-^sh) (1)
[0038] 式中，Pwt,Q為主蒸汽壓力，Pin, Q為第一高壓加熱器仿真模塊給水壓力，β sh為過熱 管道壓力損失係數可根據經驗選取為〇. 1或採用現場數據進行擬合；
[0039] 主蒸汽流量與主蒸汽流量設疋值相等。
[0040] 汽輪機抽氣級仿真模塊用於模擬汽輪機工作狀態；本實例中，第一至第九汽輪機 抽氣級仿真模塊均採用以下步驟方程建立模型，角標j表示對應的汽輪機抽氣級：
[0041] 1，計算抽氣級壓力由式⑵計算，
[0042] p〇utjj. = PinJ. ￡j (2)
[0043] 式中為第j汽輪機抽氣級出口壓力，Pin,j為第j汽輪機抽氣級進口壓力，ε J 為第j汽輪機抽氣級進出口壓力壓比（計算方法將在下文闡述）；
[0044] 2,計算汽輪機抽氣級溫度由式（3)計算：
[0045] T〇ut,j - fhP T (houtj j, Poutj j) (3)
[0046] 式中，函數fhpjO為水蒸氣性質參數查詢函數，即通過焓值和壓力查詢對應的水 蒸汽溫度，h。^.為第j汽輪機抽氣級出口焓，該焓值由式（4)計算
[0047] h0UtjJ = hinjJ-(hinjJ-hCjJ) · nj (4)
[0048] 式中，hin,j為第j汽輪機抽氣進口蒸汽焓（由進口蒸汽壓力和進口蒸汽溫度通過 水蒸氣性質查詢得到），L為第j汽輪機抽氣級內效率（計算方法將在下文闡述），&,』為 第j汽輪機抽氣級理想出口焓，由式（5)計算得到
[0049] hCj j = fps (Pout, j, sin> j) (5)
[0050] 式中，Siq為第j汽輪機抽氣進口蒸汽的熵，fPs h為水蒸氣性質參數查詢函數， 即通過壓力和熵值查詢對應的水蒸汽焓值；
[0051] 3,計算汽輪機抽氣級流量由式（6)計算 [〇〇52] D0UtjJ = D^j-Dj (6)
[0053] 式中Dinu為第j汽輪機抽氣級蒸汽進口流量，為第j汽輪機抽氣級蒸汽出口 流量，h為第j汽輪機抽氣級對應的加熱器或除氧器的抽氣流量；
[0054] 4,計算第j汽輪機抽氣級壓比ε p該參數是參數Μ的擬合函數即：
[0055] ε ,. = F,· (Μ)(7)
[0056]
【權利要求】
1. 一種汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，其特徵在於，將汽輪機回熱系統的各個子 設備以仿真模塊表示，並通過仿真管道耦合連接構成汽輪機回熱系統的仿真系統，再以主 蒸汽流量、主蒸汽溫度、熱再熱蒸汽溫度、給水泵壓力、凝結水泵壓力、循環水溫度和循環水 流量作為輸入參數，模擬汽輪機回熱系統的全工況運行狀態。
2. 根據權利要求1所述的汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，其特徵在於，該系統包 括汽輪機抽氣級仿真模塊、加熱器仿真模塊、抽氣管道仿真模塊、給水泵仿真模塊、凝汽器 仿真模塊、循環水泵仿真模塊、凝結水泵仿真模塊、鍋爐過熱管道仿真模塊、鍋爐再熱管道 仿真模塊和中低壓缸聯通管道仿真模塊； 汽輪機抽氣級仿真模塊用於模擬汽輪機工作狀態；各汽輪機抽氣級仿真模塊按照汽輪 機抽氣口的實際順序順次相連，分別用於描述汽輪機高壓缸、中壓缸和低壓缸的運行狀態； 汽輪機抽氣級仿真模塊將汽輪機按照抽氣口的設置，分為多段，逐段建立計算方程，採用蒸 汽進口的馬赫數和絕熱係數作為中間過程量，擬合進出口壓比的表達函數，以計算各抽氣 級的溫度和壓力；輸入參數為入口處蒸汽的流量、溫度、壓力和抽氣流量，輸出參數為出口 處蒸汽的溫度、壓力、流量；其中，高壓缸入口參數來自於鍋爐過熱管道仿真模塊，並將出口 參數輸入鍋爐再熱管道仿真模塊；中壓缸入口參數來自於再熱管道仿真模塊，並將出口參 數輸入中低壓連通管仿真模塊；低壓缸的入口參數來自於中低壓缸聯通管仿真模塊，並將 出口參數輸入凝氣器仿真模塊； 加熱器仿真模塊，由對應的抽氣管道仿真模塊輸入抽氣參數，由上遊加熱器或除氧器 仿真模塊輸入給水參數，由下遊加熱器輸入疏水參數，其中，緊鄰鍋爐過熱管道的高壓加熱 器，緊鄰除氧器的低壓加熱器，沒有疏水輸入，並將計算的抽氣流量參數返回對應的抽氣級 仿真模塊，將計算的給水參數輸入下遊加熱器或除氧器；加熱器仿真模塊包括高壓加熱器 仿真模塊和低壓加熱器仿真模塊；所述抽氣參數包括溫度，壓力；疏水參數包括溫度、流量 和壓力；給水參數包括溫度、流量和壓力； 抽氣管道仿真模塊，用於連接汽輪機抽氣級仿真模塊和加熱器仿真模塊，並計算抽氣 在管道中的壓力損失； 給水泵仿真模塊用於接收除氧器仿真模塊的提供的給水溫度和壓力，並設定給水流 量，再將給水流量、溫度和壓力輸入相鄰的高壓加熱器； 凝汽器仿真模塊，由低壓缸的最末抽氣級仿真模塊輸入汽輪機排氣參數，並由循環水 泵仿真模塊，獲得循環水進口水溫和循環水流量，將凝汽器出口水溫度、壓力、流量參數輸 入凝結水泵仿真模塊； 循環水泵仿真模塊設定循環水進口水溫，將循環水流量，循環水進口水溫輸入凝汽器 仿真模塊； 凝結水泵仿真模塊，設定凝結水泵出口水壓力，由凝汽器獲得凝汽器出口水溫度、流量 參數，並將循環水流量、溫度、壓力參數輸入到下遊的低壓加熱器； 鍋爐過熱管道仿真模塊，設定過熱蒸汽溫度，由相鄰的高壓加熱器獲得給水流量和給 水壓力，將過熱蒸汽溫度、壓力、流量參數輸入相鄰的汽輪機抽氣級仿真模塊； 鍋爐再熱管道仿真模塊，設定再熱蒸汽溫度，接收上遊汽輪機抽氣級的抽氣壓力、抽氣 流量，將再熱蒸汽溫度、再熱蒸汽壓力、再熱蒸汽流量輸入下遊汽輪機抽氣級仿真模塊； 中低壓缸聯通管道仿真模塊，接收上遊汽輪機抽氣級仿真模塊的出口蒸汽溫度、壓力、 流量參數，計算蒸汽壓力損失，將蒸汽溫度、壓力、流量參數輸入到下遊汽輪機抽氣級仿真 模塊。
3. 根據權利要求2所述的汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，其特徵在於，所述汽輪 機抽氣級仿真模塊均採用以下步驟方程建立模型，角標j表示對應的汽輪機抽氣級： 計算抽氣級壓力由式（2)計算， Pout, j = Pin, j * ej(2) 式中為第j輪機抽氣級出口壓力，Pin,j為第j汽輪機抽氣級進口壓力，ε」為第j 汽輪機抽氣級進出口壓力壓比； 計算汽輪機抽氣級溫度由式（3)計算： T〇ut, j - fhP-T (h〇ut, j，P〇ut, j)⑶ 式中，函數fhP^O為水蒸氣性質參數查詢函數，即通過焓值和壓力查詢對應的水蒸汽 溫度，huq為第j汽輪機抽氣級出口焓，該焓值由式（4)計算 h〇ut,j = hin,j-(hinjJ-hCjJ) · nj(4) 式中，hin,』為第j汽輪機抽氣進口蒸汽焓，η』為第j汽輪機抽氣級內效率，h。,』為第j 汽輪機抽氣級理想出口焓，由式（5)計算得到 hc,j - fps (P〇ut, j，Sin, j) (5) 式中，Siq為第j汽輪機抽氣進口蒸汽的熵，fPs h為水蒸氣性質參數查詢函數，即通 過壓力和熵值查詢對應的水蒸汽焓值； 計算汽輪機抽氣級流量由式（6)計算 Dout, j = Din，廠Dj (6) 式中Din^為第j汽輪機抽氣級蒸汽進口流量，D。^.為第j汽輪機抽氣級蒸汽出口流 量，h為第j汽輪機抽氣級對應的加熱器的抽氣流量； 計算第j汽輪機抽氣級壓比該參數是參數Μ的擬合函數即：
(8) 式中，Ma」為主蒸汽馬赫數，kj為主蒸汽絕熱係數，Fj〇為壓比擬合函數； 第j汽輪機抽氣級內效率1，該參數是通過第j級流量的擬合函數計算得到即： mm Gj〇選取二次函數形式，利用最小二乘法加以擬合。
4. 根據權利要求2所述的汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，其特徵在於，所述抽氣 管道仿真模塊均採用以下步驟建立計算模型，角標i對應各抽氣管道仿真模塊； 計算抽氣管道出口溫度，由式（10)計算 Ttube，i，out ^tube, i, in 打 tube, i，T (丄 〇) 式中，TtubM;Ut為第i抽氣管道蒸汽出口溫度，Ttubuin為第i抽氣管道抽氣進口溫度， ntube，i，T為第i抽氣管道抽氣溫度效率； 計算抽氣管道出口壓力，由式（11)計算 p = p · n (11^) 丄 tube，i，out 丄 tube，i，in L tube，i，p 、丄丄7 PtubM.out為第?抽氣管道輸出壓力，PtubiU.in為第?抽氣管道的進氣壓力，Ι?Ρ第i 抽氣管道抽氣壓力效率。
5.根據權利要求2所述的汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，其特徵在於，各加熱器 仿真模塊，採用以下步驟建立計算模型，角標η分別代表各加熱器的序號； 按照抽氣的工作狀態，將加熱器劃分為過熱蒸汽冷卻段、凝結換熱段和疏水冷卻段三 段，根據傳熱定律列出以下方程：
式中，Qn為該加熱器換熱量，ΔΤ為換熱端差,k為換熱係數,Α為換熱面積，角標sh,c, d分別對應於加熱器的過熱蒸汽冷卻段、凝結換熱段和疏水冷卻段； 計算各段換熱係數，採用式（15)、（16)、（17)，建立運算模型：
(15) (16) (17) 式中，α為傳熱熱阻可按經驗選取，1^1^，<1^，1^1^為該加熱器管內金屬內壁與蒸汽 換熱係數，ksh;n，。，k。#。，kd，n，。是加熱器管外蒸汽與金屬外壁換熱係數； 計算各段換熱端差，通過式（18)至式（20)計算
(18) (19) (20) 上述溫度參數，有以下等量關係 T〇ut，fw，d，n Tin，fw，c，n(21) T〇ut，fw，c，n Tin，fw，；gh，n(22) τ = T (9Χ) 丄 out，e，sh，η 丄 ir^ e，c，n Τ = Τ (9Λ) 丄 in, e，c，π 丄 out，e，c，π \。丄/ τ = T (9^) 丄 out，e，c，η 丄 in，e，d，n、丄1·^ 式中參數，角標分為四部分，第一部分out代表出口，in代表進口，第二部分e代表抽 氣，fw代表給水，第三部分sh代表別對應過熱蒸汽冷卻段，c凝結換熱段，d疏水冷卻段，第 四部分η代表第η加熱器； 式中，Tin，fw，d，n等於第η加熱器給水進口溫度T fw，in，n, Tin>e;，sh，n等於第η加熱器抽氣進口 溫度Te,in,n ;給水各段壓力，抽氣各段壓力分別相等； 對於各段換熱段，列出熱平衡方程 對於過熱蒸汽冷卻段
對於凝結水段 (26) (27)
(28) (29) 對於疏水冷卻段
(30) (31) h代表各段蒸汽或給水溫度、壓力對應的焓值，Dn為第η加熱器的抽氣流量由式（31)計 算得到，DfWiin，n為輸入第η加熱器的給水流量；Ds，in， n為輸入第η加熱器的疏水流量，其中， 第一高壓加熱器與第一低壓加熱器沒有疏水輸入，該流量取〇, hs，in，n為輸入第η加熱器模 塊的疏水焓值； 計算第η加熱器抽氣流量由式（31)計算得到
(31) 計算第η加熱器模塊的輸出參數： 輸出的疏水出口溫度為： Ts，out，n = T〇ut，e，d，n(32) 輸出的疏水出口流量為： Ds,in,n = Dn(33) 輸出的疏水出口壓力為： Ps,out,n = Pn(34) 輸出的給水出口溫度為： Tfw, out, η - fw； n (35) 輸出的給水流量為： Dfw, out, n - Dfw，in，n(36) 式中Dfw，in，n為輸入第η加熱器的給水流量； 輸出的給水壓力為： Pfw, out,η - Pfw, in,n (37) 式中Pft,in,n為輸入第n加熱器的給水壓力 輸出的疏水流量為： Ds，out，n = Ds，in，n+Dn(39)。
6. 根據權利要求2所述的汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，其特徵在於，鍋爐再熱 管道仿真模塊中， 再熱蒸汽溫度與再熱蒸汽溫度設定值相等； 再熱蒸汽壓力由下式計算：PQUt，r = Pin，r · (1-βΑ) 式中，〇為主蒸汽壓力，Pin,〇為第一高壓加熱器仿真模塊給水壓力，β Α為再熱管道 壓力損失係數； 再蒸汽流量與第二汽輪機抽氣級流量相等。
7. 根據權利要求2所述的汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，其特徵在於，所述加熱 器仿真模塊中包括有除氧器仿真模塊，設其序號為Θ，則第1至Θ -1加熱器仿真模塊為高 壓加熱器仿真模塊，第Θ +1至第η加熱器仿真模塊為低壓加熱器仿真模塊， 除氧器給水溫度為除氧器進氣壓力對應的飽和溫度； 除氧器抽氣流量按照熱平衡原理建立運算模型：
式中，Ds，η為第Θ -1高壓加熱器疏水流量，hs，3第Θ -1高壓加熱器疏水溫度和疏水 壓力對應的焓值，Dfw，Θ+1為第一低壓加熱器給水流量，hfw， Θ+1為第Θ +1加熱器給水溫度和 給水壓力對應的焓值，110第Θ抽氣壓力和第Θ抽氣溫度對應的焓值，he，。為第Θ抽氣壓 力對應的飽和蒸汽焓值； 除氧器給水流量按式Dfw，〇 = D0+Ds，Θ+1計算； 中低壓缸聯通管道仿真模塊輸入參數為：第θ汽輪機抽氣級溫度、第θ汽輪機抽氣級 流量、第Θ汽輪機抽氣級壓力，輸出參數為：至第Θ+1汽輪機抽氣級仿真模塊的低壓缸進 氣溫度、低壓缸進氣壓力、低壓缸進氣流量； 其中，低壓缸進氣溫度按式= τ?ηΛ · (i-pUT)計算， 式中，為低壓缸進氣溫度，Τ?ηΛ為第Θ汽輪機抽氣級溫度，i3UT為中低壓缸聯通 管溫度損失係數； 低壓缸進氣壓力由式PQUt，L· = Pin，L· ·(卜Pup)計算， 式中，為低壓缸進氣壓力，Piu為第θ汽輪機抽氣級壓力，β up為中低壓缸聯通 管壓力損失係數。
8. 根據權利要求2中任一所述的汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，其特徵在於，凝 氣器仿真模塊中， 凝汽器出口水流量等於排氣流量； 凝汽器出口水溫由Q。= kA Δ T。計算； 式中，Q。為凝汽器換熱量，A。為凝汽器換熱面積，k。為凝汽器換熱係數；； 凝汽器出口水壓力為凝汽器出口水溫對應的飽和壓力。
9. 根據權利要求2所述的汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，其特徵在於，循環水泵 仿真模塊中， 循環水流量等於循環水流量設定值； 循環水進口水溫等於循環水進口水溫設定值； 凝結水泵仿真模塊輸入參數為凝結水泵壓力設定值，來自凝氣器的凝汽器出口水溫和 凝汽器出口水流量；輸出參數為至第四低壓加熱器的凝結水流量，凝結水溫度，凝結水壓 力； 其中， 凝結水流量等於凝氣器出口水流量； 凝結水溫度等於凝氣器出口水溫度； 凝結水壓力等於凝結水泵壓力設定值； 所述給水泵仿真模塊中， 給水泵仿真模塊輸入參數為來除氧器仿真模塊的除氧器給水流量，除氧器給水溫度， 給水泵壓力設定值，輸出參數為至第三高壓加熱器的給水泵給水流量，給水泵給水溫度，給 水泵給水壓力。 其中 給水泵給水流量等於除氧器給水流量； 給水泵給水溫度等於除氧器給水溫度； 給水泵給水壓力等於給水泵壓力設定值。
10. 根據權利要求2至9中任一所述的汽輪機回熱系統的全工況仿真系統，其特徵在 於， 該系統具體包括第一至第九汽輪機抽氣級仿真模塊，第一、第二抽氣級用於仿真汽輪 機高壓缸運行狀態，第三、第四抽氣級用於仿真中壓缸運行狀態，第五至第九抽氣級用於仿 真低壓缸運行狀態； 加熱器仿真模塊具體包括第一至第三高壓加熱器仿真模塊、除氧器仿真模塊，第一至 第四低壓加熱器仿真模塊； 所述抽氣管道仿真模塊包括第一至第八抽氣管道仿真模塊； 所述第一汽輪機抽氣級仿真模塊輸入參數為來自鍋爐過熱管道仿真模塊的主蒸汽溫 度、主蒸汽壓力、主蒸汽流量，來自第一高壓加熱器仿真模塊的第一高壓加熱器抽氣流量； 對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第二汽輪機抽氣級仿真模塊的第一汽 輪機抽氣級溫度、第一汽輪機抽氣級壓力、第一汽輪機抽氣級流量，至第一抽氣管道仿真模 塊的第一汽輪機抽氣級溫度和第一汽輪機抽氣級壓力； 第二汽輪機抽氣級仿真模塊輸入參數為來自第一汽輪機抽氣級仿真模塊的第一汽輪 機抽氣級溫度、第一汽輪機抽氣級壓力、第一汽輪機抽氣級流量，來自第二高壓加熱器仿真 模塊的第一高壓加熱器抽氣流量；對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至鍋 爐再熱管道仿真模塊的第二汽輪機抽氣級溫度、第二汽輪機抽氣級級壓力、第二汽輪機抽 氣級流量，至第二抽氣管道仿真模塊的第二汽輪機抽氣級溫度、第二汽輪機抽氣級壓力； 第三汽輪機抽氣級仿真模塊輸入參數為來自鍋爐再熱管道仿真模塊的再熱蒸汽溫度、 再熱蒸汽壓力、再熱蒸汽流量，來自第三高壓加熱器仿真模塊的第三高壓加熱器抽氣流量； 對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第四汽輪機抽氣級仿真模塊的第三汽 輪機抽氣級溫度、第三汽輪機抽氣級壓力、第三汽輪機抽氣級流量，至第三一抽氣管道仿真 模塊的第三汽輪機抽氣級溫度、第三汽輪機抽氣級壓力； 第四汽輪機抽氣級仿真模塊輸入參數為來自第三汽輪機抽氣級仿真模塊的第三汽輪 機抽氣級溫度、第三汽輪機抽氣級壓力、第三汽輪機抽氣級流量，來自第四高壓加熱器仿 真模塊的第四高壓加熱器抽氣流量；對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至 中低壓缸聯通管道仿真模塊的第四汽輪機抽氣級溫度、第四汽輪機抽氣級壓力、第四汽輪 機抽氣級流量，至第四抽氣管道仿真模塊的第四汽輪機抽氣級溫度、第四汽輪機抽氣級壓 力； 第五汽輪機抽氣級仿真模塊輸入參數為來自中低壓缸聯通管道仿真模塊的低壓缸進 氣溫度、低壓缸進氣壓力、低壓缸進氣流量，來自第一低壓加熱器仿真模塊的第一低壓加熱 器抽氣流量；對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第六汽輪機抽氣級仿真 模塊的第五汽輪機抽氣級溫度、第五汽輪機抽氣級壓力、第五汽輪機抽氣級流量，至第五抽 氣管道仿真模塊的第五汽輪機抽氣級溫度、第五汽輪機抽氣級壓力； 第六汽輪機抽氣級仿真模塊輸入參數為來自第五汽輪機抽氣級仿真模塊的第五汽輪 機抽氣級溫度、第五汽輪機抽氣級壓力、第五汽輪機抽氣級流量，來自第二低壓加熱器仿 真模塊的第二低壓加熱器抽氣流量；對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至 第七汽輪機抽氣級仿真模塊的第六汽輪機抽氣級溫度、第六汽輪機抽氣級壓力、第六汽輪 機抽氣級流量，至第六抽氣管道仿真模塊的第六汽輪機抽氣級溫度、第六汽輪機抽氣級壓 力； 第七汽輪機抽氣級仿真模塊輸入參數為來自第六汽輪機抽氣級仿真模塊的第六汽輪 機抽氣級溫度、第六汽輪機抽氣級壓力、第六汽輪機抽氣級流量，來自第三低壓加熱器仿 真模塊的第三低壓加熱器抽氣流量；對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至 第八汽輪機抽氣級仿真模塊的第七汽輪機抽氣級溫度、第七汽輪機抽氣級壓力、第七汽輪 機抽氣級流量，至第七抽氣管道仿真模塊的第七汽輪機抽氣級溫度、第七汽輪機抽氣級壓 力； 第八汽輪機抽氣級仿真模塊輸入參數為來自第七汽輪機抽氣級仿真模塊的第七汽輪 機抽氣級溫度、第七汽輪機抽氣級壓力、第七汽輪機抽氣級流量，來自第四低壓加熱器仿 真模塊的第四低壓加熱器抽氣流量；對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至 第九汽輪機抽氣級仿真模塊的第八汽輪機抽氣級溫度、第八汽輪機抽氣級壓力、第八汽輪 機抽氣級流量，至第八抽氣管道仿真模塊的第八汽輪機抽氣級溫度、第八汽輪機抽氣級壓 力； 第九汽輪機抽氣級仿真模塊輸入參數為來自第八汽輪機抽氣級仿真模塊的第八汽輪 機抽氣級溫度、第八汽輪機抽氣級壓力、第八汽輪機抽氣級流量，來自第四低壓加熱器仿真 模塊的第四低壓加熱器抽氣流量；對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至凝 汽器仿真模塊的排氣溫度、排氣壓力、排氣流量； 第一高壓加熱器仿真模塊輸入參數為來自第一抽氣管道仿真模塊的第一高壓加熱器 進氣溫度，第一高壓加熱器進氣壓力，來自第二高壓加熱器仿真模塊的第二高壓加熱器給 水流量，第二高壓加熱器給水溫度，第二高壓加熱器給水壓力；對輸入數據進行處理，得到 輸出參數，輸出參數為：至第一汽輪機抽氣仿真模塊的第一高壓加熱器抽氣流量，至鍋爐過 熱管道仿真模塊的第一高壓加熱器給水壓力，至第二高壓加熱器的第一高壓加熱器疏水流 量，第一高壓加熱器疏水溫度，第一高壓加熱器疏水壓力； 第二高壓加熱器仿真模塊輸入參數為來自第二抽氣管道仿真模塊的第二高壓加熱器 進氣溫度，第二高壓加熱器進氣壓力，來自第三高壓加熱器仿真模塊的第三高壓加熱器給 水流量，第三高壓加熱器給水溫度，第三高壓加熱器給水壓力，來自第一高壓加熱器的第一 高壓集熱器疏水流量，第一高壓加熱器疏水溫度，第一高壓加熱器疏水流量；對輸入數據進 行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第二汽輪機抽氣仿真模塊的第二高壓加熱器抽氣流 量，至第一高壓加熱器仿真模塊的第二高壓加熱器給水流量，第二高壓加熱器給水壓力，至 第三高壓加熱器的第二高壓加熱器疏水流量，第二高壓加熱器疏水溫度，第二高壓加熱器 疏水壓力； 第三高壓加熱器仿真模塊輸入參數為來自第三抽氣管道仿真模塊的第三高壓加熱器 進氣溫度，第三高壓加熱器進氣壓力，來自給水泵仿真模塊的給水泵給水流量，給水泵給水 溫度，給水泵給水壓力，來自第二高壓加熱器的第二高壓集熱器疏水流量，第二高壓加熱器 疏水溫度，第二高壓加熱器疏水流量；對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為： 至第三汽輪機抽氣仿真模塊的第三高壓加熱器抽氣流量，至第二高壓加熱器仿真模塊的第 三高壓加熱器給水流量，第三高壓加熱器給水壓力，至除氧器仿真模塊的第三高壓加熱器 疏水流量，第三高壓加熱器疏水溫度，第三高壓加熱器疏水壓力； 第一低壓加熱器仿真模塊輸入參數為來自第五抽氣管道仿真模塊的第一低壓加熱器 進氣溫度，第一低壓加熱器進氣壓力，來自第二低壓加熱器仿真模塊的第二低壓加熱器給 水流量，第二低壓加熱器給水溫度，第二低壓加熱器給水壓力；對輸入數據進行處理，得到 輸出參數，輸出參數為：至第五汽輪機抽氣仿真模塊的第一低壓加熱器抽氣流量，至除氧器 仿真模塊的第一低壓加熱器給水流量，第一低壓加熱器給水壓力，第一低壓加熱器給水溫 度，至第二低壓加熱器的第一低壓加熱器疏水流量，第一低壓加熱器疏水溫度，第一低壓加 熱器疏水壓力； 第二低壓加熱器仿真模塊輸入參數為來自第六抽氣管道仿真模塊的第二低壓加熱器 進氣溫度，第二低壓加熱器進氣壓力，來自第三低壓加熱器仿真模塊的第三低壓加熱器給 水流量，第三低壓加熱器給水溫度，第三低壓加熱器給水壓力，來自第一低壓加熱器疏水流 量，第一低壓加熱器疏水溫度，第一低壓加熱器疏水壓力；對輸入數據進行處理，得到輸出 參數，輸出參數為：至第六汽輪機抽氣仿真模塊的第二低壓加熱器抽氣流量，至第一低壓加 熱器仿真模塊的第二低壓加熱器給水流量，第二低壓加熱器給水壓力，第二低壓加熱器給 水溫度，至第三低壓加熱器的第二低壓加熱器疏水流量，第二低壓加熱器疏水溫度，第二低 壓加熱器疏水壓力； 第三低壓加熱器仿真模塊輸入參數為來自第七抽氣管道仿真模塊的第三低壓加熱器 進氣溫度，第三低壓加熱器進氣壓力，來自第四低壓加熱器仿真模塊的第四低壓加熱器給 水流量，第四低壓加熱器給水溫度，第四低壓加熱器給水壓力，來自第二低壓加熱器疏水流 量，第二低壓加熱器疏水溫度，第二低壓加熱器疏水壓力；對輸入數據進行處理，得到輸出 參數，輸出參數為：至第七汽輪機抽氣仿真模塊的第三低壓加熱器抽氣流量，至第二低壓加 熱器仿真模塊的第三低壓加熱器給水流量，第三低壓加熱器給水壓力，第三低壓加熱器給 水溫度，至第四低壓加熱器的第三低壓加熱器疏水流量，第三低壓加熱器疏水溫度，第三低 壓加熱器疏水壓力； 第四低壓加熱器仿真模塊輸入參數為來自第八抽氣管道仿真模塊的第四低壓加熱器 進氣溫度，第四低壓加熱器進氣壓力，來自凝結水泵仿真模塊的凝結水流量，凝結水溫度， 凝結水壓力，來自第三低壓加熱器疏水流量，第三低壓加熱器疏水溫度，第三低壓加熱器疏 水壓力；對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第八汽輪機抽氣仿真模塊的 第四低壓加熱器抽氣流量，至第三低壓加熱器仿真模塊的第四低壓加熱器給水流量，第四 低壓加熱器給水壓力，第四低壓加熱器給水溫度； 第一抽氣管道仿真模塊輸入參數為來自第一汽輪機抽氣級的第一汽輪機抽氣級溫度 和第一汽輪機抽氣級壓力，對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第一高壓 加熱器仿真模塊的第一高壓加熱器進氣溫度和第一高壓加熱器進氣壓力； 第二抽氣管道仿真模塊輸入參數為來自第二汽輪機抽氣級的第二汽輪機抽氣級溫度 和第二汽輪機抽氣級壓力，對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第二高壓 加熱器仿真模塊的第二高壓加熱器進氣溫度和第二高壓加熱器進氣壓力； 第三抽氣管道仿真模塊輸入參數為來自第三汽輪機抽氣級的第一汽輪機抽氣級溫度 和第三汽輪機抽氣級壓力，對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第三高壓 加熱器仿真模塊的第三高壓加熱器進氣溫度和第三高壓加熱器進氣壓力； 第四抽氣管道仿真模塊輸入參數為來自第四汽輪機抽氣級的第四汽輪機抽氣級溫度 和第四汽輪機抽氣級壓力，對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至除氧器仿 真模塊的除氧器進氣溫度，除氧器進氣壓力； 第五抽氣管道仿真模塊輸入參數為來自第五汽輪機抽氣級的第五汽輪機抽氣級溫度 和第五汽輪機抽氣級壓力，對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第一低壓 加熱器仿真模塊的第一低壓加熱器進氣溫度和第一低壓加熱器進氣壓力； 第六抽氣管道仿真模塊輸入參數為來自第六汽輪機抽氣級的第五汽輪機抽氣級溫度 和第六汽輪機抽氣級壓力，對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第二低壓 加熱器仿真模塊的第二低壓加熱器進氣溫度和第二低壓加熱器進氣壓力； 第七抽氣管道仿真模塊輸入參數為來自第七汽輪機抽氣級的第五汽輪機抽氣級溫度 和第七汽輪機抽氣級壓力，對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第三低壓 加熱器仿真模塊的第三低壓加熱器進氣溫度和第三低壓加熱器進氣壓力； 第八抽氣管道仿真模塊輸入參數為來自第八汽輪機抽氣級的第八汽輪機抽氣級溫度 和第八汽輪機抽氣級壓力，對輸入數據進行處理，得到輸出參數，輸出參數為：至第四低壓 加熱器仿真模塊的第四低壓加熱器進氣溫度和第四低壓加熱器進氣壓力。
【文檔編號】G05B17/00GK104049539SQ201410233948
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】張燕平, 王際洲, 李建蘭, 黃樹紅 申請人:華中科技大學