汽轮机系统FCB过程机理建模及控制策略研究

作     者：郎坤 

作者单位：东北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙灵芳

授予年度：2016年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：火电机组 快速甩负荷 机理建模 汽轮机系统 控制策略 

摘      要：受国内外各类大停电事故的启示,我国庞大容量的电网安全备受关注。与此同时,作为我国发电主力的火力发电机组,也开始对危机时刻的应急措施进行设计与试验。当电网发生故障后,在发电机和汽轮机系统正常的情况下,快速甩负荷带厂用电孤岛运行则是最佳的选择,该功能即为快速甩负荷(Fast Cut Back, FCB)功能。采用FCB功能保留部分电源点,待电网恢复后不仅可以快速并网供电,还能够减少因启停机造成的经济损失和设备损害。目前,我国大部分机组仍不具备该功能,且由于各厂设备的差异,该功能的实现难以统一化,因此对火电机组危机时刻应急措施的深入研究是极为重要的。然而,现场试验对机组具有损耗且存在一定的安全隐患,以建模仿真的形式进行FCB过程的研究则成为该课题发展的趋势。本文首先对国内的快速甩负荷试验进行分析和总结,归纳出FCB过程中全机组所存在的控制难点、部分电厂的控制经验及控制策略的设备依赖性。针对火电机组的汽轮机系统,首先对汽轮机本体DEH系统进行机理建模建模,通过小偏差线性化和拉普拉斯变换将其转化为传递函数模型,在Simulink软件中进行搭建仿真,分析一、二次调频功能、超速保护动作、阀门动作速度和关闭时间对汽轮机转速的影响,提出有利于转速控制的建议。由于转速的控制动作会导致汽轮机辅机各项参数的大幅度波动,因此采用集总参数机理建模法建立了主蒸汽管道、汽动给水泵、除氧器、高压加热器的模型并进行仿真。分别分析FCB初期汽轮机抽汽逆止阀关闭对部分参数的影响,分析重要参数的变化趋势,定性的提出汽轮机相关辅机设备控制的建议。本课题旨在证明FCB仿真分析的可能性及价值,为后续对FCB的控制研究进行铺垫。