深度调峰下汽轮机控制参数基准值计算模型研究

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1、http://www.paper.edu.cn深度调峰下汽轮机控制参数基准值计算模型研究1122黄海东，常澍平，程通锐，张春发1．河北省电力研究院，河北石家庄（050021）2．华北电力大学，河北保定（071003）E-mail：huanghaidong1716@sohu.com摘要：随着目前电网峰谷差逐渐加大，发电机组调峰乃至深度调峰已经成为不争的事实，故对汽轮机低负荷工况下快速准确地核算变得尤为重要。本文深入研究了汽轮机热力计算理论，在此基础上建立了深度调峰下汽轮机控制参数计算模型，这为火电厂深度调峰下机组的经济、安全运行提供了坚实的基础和依据。关键词：深度调峰；汽轮机；控制参数；基准值；

2、数值计算1.模型建立的整体思路模型建立的整体思路可以简要的描述如下：认为汽轮机组整个通流部分为一个流体网络，各个级组是流体网络中具有某种压力（降）和流量关系的模块，各模块相互联系又相对独立。以某电厂600MW机组为例：计算模型如图1所示，一共划分13个计算模块，计算顺序进行，在计算到低压缸末级时，利用级压比预先判断是否出现临界现象，如果发生临界则从末级开始倒序计算，否则继续顺序完成。图1某电厂600MW机组通流计算简化流程图计算初始各抽汽份额均取设计值，完成通流计算后，提取各抽汽参数带入系统汽水分布方程，通过计算可以得到一组新的抽汽份额，用新值代替旧值，这样迭代数次，使得抽汽份额的相对误差在允

3、许的范围内，通流计算基本完成。2.水蒸汽热力性质子程序开发水蒸汽热力性质子程序是调峰机组数值计算的基础，在计算过程中频繁使用，反复调用。因此计算模型的精准程度，程序编辑的逻辑以及程序运行质量，都将直接影响计算是否顺利进行，是否准确可靠。-1-http://www.paper.edu.cn本文水蒸汽热力性质子程序是基于IAPWS-IF97开发的，具体同时公式和导出公式可以[7][8][9]参见资料。IAPWS-IF97的区域划分有效地减少了计算模型的数目，缩小了由于多边界带来的计算误差，使得水和水蒸汽热力性质的计算速度明显提高，更有利于程序的编辑和实际应用。3.级临界压比的计算在深度调峰的计算中

4、会遇到一些与级的临界压比有关的问题，如调节级的热力计算，凝汽式汽轮机末级是否为临界状态，这些问题都与确定汽轮机的单级临界压比有关。[1]根据临界状态下级流型的划分，对于I型机组末级临界压比数值计算方法如图2所示；对于Ⅱ型机组末级临界压比数值计算方法如图3所示。000ptv000000ptv000εnε=εncrε=εbcrGA=wvGA=wvbb22bb22GG−NGGbn−Nbn≤Δ≤ΔGGnnYY00ε=ppε=pp2020图2I型机组末级临界压比计算程序框图图3Ⅱ型机组末级临界压比计算程序框图在计算中要求算出的动叶流量G等于喷嘴流量G，或是在允许的控制误差Δ内，为bnG了提高计算的准确性

5、和稳定性，流量的控制误差应尽量取小些，如Δ=0.001。G4.调节级的计算模型调节级模块的计算是顺序计算的起点，该模块的计算是在调节级特性曲线的基础上进行的。在考虑到喷嘴配汽下调节级温度的变化后，按照下图4调节级变工况的计算方法，经过几次迭代，就可以得到准确的调节级后的蒸汽参数，为顺序计算做好准备。-2-http://www.paper.edu.cn计算所需参数如G、T0、P0、T2、P2、G1、Pz、Pz1假设调节级后的温度T21=T2，计算调节级后压力P21调用特性函数，计算通过全开阀门和部分开启阀门的流量Gn’和Gn”计算部分开启阀门前的压力P0”分别对两部分汽流进行级的热力计算，得到动

6、叶出口的实际焓值h2’与h2”根据能量守恒计算调节级动叶出口的混合焓值h21调用水蒸汽子程序，由p21和h21，计算T21TT−N212<ΔT21Y输出调节级后参数p21h21T21并计算调节级效率图4调节级计算程序图利用MATLAB计算得到的调节级热性函数如下：2μεε=9.4854-18.3057+9.0656（1）2η=++-0.0642xxaa0.16840.3949u（2）2Ω=m0.6348εε−0.2956+0.1723（3）5.压力级顺序计算模型0压力级的计算从调节级后开始，获得压力级前的参数p、v、h，滞止参数p、0101010100v、h及级的流量G，计算从喷嘴叶栅开始。也

7、是建立在单级工作原理和喷嘴动叶出口01011截面连续流动方程式的基础上的。压力级计算模型是整个通流计算的基础，采用流量网图法逐级顺序完成计算。计算过程中考虑了隔板汽封处漏气和叶顶处漏汽，在流量的迭代计算中，将隔板漏汽量放在喷嘴部分的计算中，叶顶漏汽量放在动叶部分的计算中，这样避免了两个迭代计算的嵌套使用，保证了计算的收敛性和快速性。计算模型如图5所示：-3-http://www.paper.edu