核电站汽轮机的建模与仿真

《核电站汽轮机的建模与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第30卷第8期计算机仿真2013年8月文章编号：1006—9348(2013)08—0131—04核电站汽轮机的建模与仿真莫慧敏，苏学丰(中广核(北京)仿真技术有限公司，北京100094)摘要：汽轮机是核电站全部设备的核心，汽轮机结构复杂，涉及变量繁多是其存在的突出问题，传统利用单相流体网络建立的汽轮机静态模型不能满足全范围模拟机高精度动态仿真要求。利用均匀两相流网技术，进行汽轮机建模与仿真的方法，目的是扩大模型的工况适用范围和提高模型的动态响应逼真度。同时，以某CPRl000全范围仿真机为例，对不同稳态运行工况下的汽轮机关键参数计算结果进行分析验证，结果证明模型能精确模拟汽轮

2、机在核电站全工况范围下的动态特性，且其稳态允许误差完全符合行业标准和用户要求，可广泛应用于核电站汽轮机系统仿真。关键词：核电模拟机；汽轮机；建模；仿真；误差中图分类号：TM743文献标识码：BModelingandSimulationofNuclearPowerPlantSteamTurbineMOHui—min，SUXue—feng(ChinaNuclearPowerSimulationTechnologyCO．LTD．，Bering100094，China)ABSTRACT：Thesteamturbinesimulationisthecenterofnuclearpower

3、simulation，theturbinestructureiscomplexandthenumberofrelatedvariablesistoomuch，thetraditionalstaticmodelbasedonthesinglephasefluidnetworkcallnotmeettherequirementsofhigh—precisiondynamicsimulation．Toimprovemodeldynamicprecisionandex—pandinitialcondition’Sscope，thispaperintroducedthemethodoft

4、urbinemodelingandsimulationbasedonhomoge—neoustwo—phasefluidnetwork．TaketheCPRl000nuclearplantforexample，weanalyzedandverifiedturbinecrit-icalcomputedvaluesindifferentsteadystateoperatingconditions，whichprovesthatthemodelCanaccuratelysimu·latetheturbinedynamiccharacteristicsinallofinitialcon

5、ditions．andthesimulatorsteadystateerroriSinfullcom．pliancewiththeindustrystandardanduserrequirements，andcanbewidelyappliedtonuclearpowerplantturbinesystemsimulation．KEYWORDS：Nuclearpowersimulator；Steamturbine；Modeling；Simulation；Error1引言传统的汽轮机仿真数学模型采用单相流体网络，通过简单的编程建立汽轮机级组数学模型，此模型是在忽略了汽轮机通流部分

6、的容积蓄质蓄能影响的假设下建立的一组静态模型，模型的工况适用范围和动态响应逼真度均有一定的局限性。而且对于不同类型的汽轮机级组，需要建立不同的数学模型。如有调节级的冲动式级组、无湿蒸汽的反动级组、含湿蒸汽的反动级组等，具有不同的数学模型。另外，传统单相流汽轮机模型不能全面模拟汽轮机全工况的动态特性，某些特定工况下需要通过脚本实现汽轮机的动态模拟。本文针对传统单相流体网络汽轮机仿真模型的上述问收稿日期：2012—10—23修回日期：2012—11—26题，阐述了利用均匀两相流网建立汽轮机模型的方法，其模型的建立条件更接近于实际的流动情况，考虑了主蒸汽的可压缩性和汽轮机的各级在湿蒸

7、汽区工作的影响，是完全基于对象物理本质建立的动态模型。此种建模方法只需一种模块就能模拟不同特性的所有汽轮机级组，有效扩大了模型的工况适用范围，另外此种建模方法提高了模型的动态响应逼真度，参数误差更小。2汽轮机数学模型2．1汽轮机工作原理汽轮机由很多级组成，级是汽轮机中最基本的做功单位，它由一列喷嘴叶栅(静叶栅)和其后的一列动叶栅组成。其功能是推动叶轮和轴转动，以带动发电机发电。蒸汽首先进入喷嘴，在喷嘴中膨胀，将热能转换为动能，然后进入动叶，在动叶中将动能转换为机械能。一13】一2．2汽轮机建