《发电机组模型》PPT课件

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1、第三章发电机组的动态数学模型——以引进型300MW亚临界参数、中间再热、强迫循环、燃煤汽包炉、凝汽式汽轮发电机组为例建模时，一般将发电机组划分为如下几个大系统：锅炉系统汽轮机系统发电机和电气系统监视和控制系统3.1锅炉系统的数学模型3.2汽轮机系统的数学模型3.3发电机的数学模型3.4容积的数学模型3.5风机和泵的数学模型3.6流体回路的数学模型3.7控制系统的数学模型3.1锅炉系统的数学模型3.1.1锅炉烟气侧的动态数学模型为了简化建模过程，一般将锅炉本体划分为几个有固定边界的容积（区段）。这些区段的长度和容积不一定相等，合理的划分要依据锅炉的几何尺寸、介质类型、各段过热器之间的喷水

2、减温等。把每个区段看作一个热交换器，作为建立模型的一个基本环节，对每个环节建立质量、动量、能量平衡方程、状态方程、传热方程。沿烟气流动方向，将各个环节串联构成整个锅炉的烟气通道的数学模型。如：将锅炉本体划分为十个区段：（1）下部炉膛；（2）上部炉膛；（3）墙式辐射再热器；（4）隔离屏式过热器和后屏过热器；（5）屏式再热器和尾部再热器；（6）尾部过热器；（7）对流过热区；（8）低温水平过热器；（9）省煤器；（10）汽包。1、单位时间内进入炉膛的热量模型（3-1）式中：Qi（heat）——单位时间内进入炉膛i区的热量（J/s）；——炉膛燃烧效率；B——单位时间内进入炉膛的燃料量（kg/s）

3、；q——燃料应用基的低位热值（J/kg）；Ca——进入炉膛内空气的质量比热[J/(kg·℃)]；Fa——单位时间内进入炉膛的空气量（kg/s）；ta——进入炉膛空气的温度（℃）。2、炉内烟气放热和传热模型炉内烟气向金属管壁的传热包括辐射和对流两种传热。又由于在锅炉启动和停机过程中，金属热惯性对传热有很大影响，因而应考虑两级传热。第一级是烟气到金属壁的传热。第二级是金属到管内流体工质的传热。（1）烟气向管壁金属的放热方程为：（3-2）式中：——第i区烟气向金属管壁单位面积的放热（J/m2）；——第i区烟气向金属管壁单位面积的辐射放热（J/m2）；——第i区烟气向金属管壁单位面积的对流传热

4、（J/m2）。其中：式中：Kr——辐射放热系数；Tiga——第i区烟气平均热力学温度（K）；Tima——第i区金属平均热力学温度（K）。（3-3）式中：Kc——对流放热系数；Fg——烟气流量（kg/s）；n——指数，顺列管束n=0.65，错列管束n=0.60；Tgf——烟气表面温度（K），Tgf=(Tiga+Tima)/2；Fhf——湿度校正系数（%）。（3-4）在炉膛内由于对流放热比辐射放热小得多，故可忽略，烟气向管壁金属的放热方程变为：（3-5）（2）金属向流体工质的传热方程为：(3-6)式中：Kmf——放热系数；Ff——工质质量流量（kg/s）；Fpp——工质物理特性因数，与工质

5、比热、密度和电导度有关；Tima——第i区金属平均热力学温度（K）。Tfa——工质平均温度（K）。——单位面积金属管壁向管内工质的传热（J/m2）;（3）管壁平均金属温度:管壁金属的热平衡方程为：(3-7)式中：Mm——单位长度管壁金属质量（kg/m）；Cpm——金属比热[J/（kg·℃）]；tima——第i区管壁金属平均温度（℃），根据欧拉算法可得tima：(3-8)式中：；——上次计算的i区金属平均温度值（℃）3、炉内烟气质量平衡方程炉内第i区烟气的质量平衡方程为：(3-9)对下部炉膛和上部炉膛两个区来说，对炉内其它区，则无燃料量进入该区。根据欧拉算法：(3-10)式中：——上次计

6、算的i区的烟气质量（kg）；——此次计算的i区的烟气质量（kg）；——进入i区的烟气总质量流量（kg/s）；——流出i区的烟气总质量流量（kg/s）。4、炉内烟气能量平衡方程炉内i区烟气能量平衡方程为：(3-11)式中：——i区烟气比焓（J/kg）；——进入i区烟气比焓（J/kg）；——流出i区烟气比焓（J/kg）；——单位时间内进入炉膛i区的热量（J/s），对非炉膛区：——单位时间内烟气向金属传热（J/s）；——损失热（J/s），；——环境热损失系数[J/(s·℃)]；——环境温度（℃）。i区烟气总热量：(3-12)5、炉内i区烟气平均温度(3-13)式中：——i区总能量（J）；——

7、烟气比热[J/(kg·℃)]。6、炉内i区烟气压力（3-14）式中：——i区烟气入口压力（Pa）；——i区烟气出口压力（Pa）；——烟气阻力系数；——i区烟气密度（kg/m3）；——烟气容积流量（m3/s）。锅炉工质侧单相区——指的是在其区段内只有一种介质，即水或蒸汽。单相区段包括：省煤器、再热器和过热器。通过建立质量、能量、动量平衡方程，以及状态方程获得单相区平均流体特性。单相区的动态数学模型如下：3.1.2锅炉工质侧单相区的动态数学模型1、