[發明專利]二次再熱機組汽輪機調速系統仿真模型及其建模方法

有效

• 申請號: 201610048072.2
• 申請日: 2016-01-24
• 公開（公告）號: CN105700380B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 李蔚;廖金龍;盛德仁;陳堅紅;吳文健;張寶
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 朱瑩瑩

1.二次再熱機組汽輪機調速系統仿真模型，其特征在于：包括二次再熱汽輪機和調速系統，二次再熱汽輪機包括依次連接的分別對轉子做功的超高壓缸、高壓缸和中低壓缸，調速系統包括依次連接的PID控制器、伺服放大器、電液轉換器和油動機，油動機與二次再熱機組汽輪機的超高壓缸連接，還包括對轉子進行測速的測速器及反饋裝置，測速器將轉子實際轉速反饋給PID控制器，進而調節超高壓主汽調節閥門的進汽量；

所述模型的輸入變量為機組實際轉速與給定轉速的差值信號，輸出變量為機組實際轉速；

所述模型采用數學環節模擬二次再熱機組汽輪機調速系統的動態特性；

所述模型采用功率系數描述二次再熱機組各汽缸功率占二次再熱機組汽輪機總功率的百分比；

通過不同環節之間的聯系以及各環節本身的特性來推導各環節的數學微分方程式，建立描述對象動態特性的完整數學模型，即建立各環節的傳遞函數；采用沖激響應法對傳遞函數中的時間常數進行參數辨識，采用臨界比例帶法對二次再熱機組汽輪機調速系統仿真模型中的PID調節器參數進行分步整定，得出調節器的各項參數；

所述動態特性包括電液轉換器、油動機、超高壓缸進汽容積、高壓缸進汽容積、轉子、一次再熱容積、二次再熱容積、超高壓缸功率、高壓缸功率、中低壓缸功率對機組轉速調節造成遲滯、超調的影響；

所述環節包括：電液轉換器環節、油動機環節、超高壓缸進汽容積環節、高壓缸進汽容積環節、轉子環節、一次再熱容積環節、二次再熱容積環節、超高壓缸功率環節、高壓缸功率環節、中低壓缸功率環節；

所述功率包括超高壓缸功率、高壓缸功率、中低壓缸功率。

2.權利要求1所述二次再熱機組汽輪機調速系統仿真模型的建模方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)拆分調速系統的組成為：測速器、PID控制器、伺服放大器、電液轉換器、油動機、反饋裝置；所述動態特性：一次再熱容積、二次再熱容積和汽室容積對機組轉速調節造成遲滯、超調的影響；及二次再熱機組汽輪機功率組成：超高壓缸功率、高壓缸功率、中低壓缸功率；

(2)確定輸入變量為實際轉速與給定轉速的轉速信號偏差，輸出變量為二次再熱機組實際轉速，根據調速系統的輸入與輸出確定各環節之間的相互作用關系，構建對象控制流程；

(3)采用數學環節模擬二次再熱機組汽輪機調速系統的動態特性；

(4)采用功率系數描述二次再熱機組各汽缸功率占二次再熱機組汽輪機總功率的百分比，二次再熱機組的功率組成為超高壓缸功率、高壓缸功率和中低壓缸功率，三者功率系數相加為1；

(5)考慮調速系統不同環節之間的聯系以及各環節本身的特性來推導各環節的數學微分方程式，建立描述對象動態特性的完整數學模型，即建立各環節的傳遞函數；

(6)面向過程建立二次再熱機組汽輪機調速系統模型，并應用MATLAB軟件的SIMULINK模塊進行仿真模擬，采用沖激響應法對傳遞函數中的時間常數進行參數辨識；

(7)采用臨界比例帶法對二次再熱機組汽輪機調速系統仿真模型中的PID調節器參數進行分步整定，得出調節器的各項參數。

3.根據權利要求2所述的建模方法，其特征在于：所述步驟(3)中數學環節為比例、積分、微分、慣性、延遲形式。

4.根據權利要求3所述的建模方法，其特征在于：所述步驟(3)中，PID控制器采用數學環節為比例、積分、微分；再熱容積、汽室容積采用一階慣性數學環節。