[發(fā)明專利]一種汽輪機(jī)的建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910604993.6
• 申請(qǐng)日: 2019-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN110472277B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉現(xiàn)星;李鳳宇;吳國(guó)東;彭柳;李勇;陳睿;李開宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 邱云雷

本發(fā)明公開了一種汽輪機(jī)的建模方法，先將汽輪機(jī)劃分為若干個(gè)部件，然后對(duì)汽輪機(jī)各部件分別進(jìn)行導(dǎo)納和功率的曲線擬合，將不同負(fù)荷工況下的汽輪機(jī)各部件導(dǎo)納和功率表示為額定工況導(dǎo)納與蒸汽流量比、額定工況功率與蒸汽流量比的關(guān)系；通過蒸汽流量比和擬合的導(dǎo)納和功率關(guān)系式，分別計(jì)算得到汽輪機(jī)各部件對(duì)應(yīng)的導(dǎo)納和功率值；由汽輪機(jī)各級(jí)功率求得汽輪機(jī)總的功率，繼而求得汽輪機(jī)轉(zhuǎn)矩；結(jié)合機(jī)械損失折算轉(zhuǎn)矩、鼓風(fēng)損失折算轉(zhuǎn)矩、發(fā)電機(jī)阻力矩，求得汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明避免了汽輪機(jī)詳細(xì)建模時(shí)的精度高但計(jì)算量大和集總參數(shù)建模時(shí)計(jì)算量小但仿真精度相對(duì)不高的矛盾，適用于汽輪機(jī)變工況的高精度瞬態(tài)特性分析和穩(wěn)態(tài)工況的計(jì)算分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蒸汽動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽輪機(jī)的建模方法。

背景技術(shù)

汽輪機(jī)是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種旋轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)，在火力發(fā)電廠和核電廠中帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，也可通過變速運(yùn)行，直接驅(qū)動(dòng)給水泵和船舶的螺旋槳。

汽輪機(jī)的基本工作單元為由靜葉柵和與之配合的動(dòng)葉柵構(gòu)成的汽輪機(jī)的級(jí)，汽輪機(jī)一般由多個(gè)級(jí)組成。

在核蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)中，汽輪機(jī)一般以飽和蒸汽為做功介質(zhì)，為提高蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的循環(huán)效率，一般會(huì)通過多級(jí)抽汽回?zé)岱绞郊訜崮o水。

在開展核動(dòng)力裝置全系統(tǒng)仿真時(shí)，蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)通常采用基于流體網(wǎng)絡(luò)的建模方法，汽輪機(jī)是主要的仿真對(duì)象。因汽輪機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及的變量非常多，如果對(duì)所有級(jí)分別進(jìn)行建模，則汽輪機(jī)的模型將會(huì)異常復(fù)雜，計(jì)算量非常大，多維的變量也會(huì)使得仿真模型調(diào)試、修改和優(yōu)化的工作異常困難。而如果采用將汽輪機(jī)視作一個(gè)總體的集總參數(shù)建模方法，雖然建模工作簡(jiǎn)單，計(jì)算量少，但無法實(shí)現(xiàn)多級(jí)抽汽回?zé)岬慕Ｅc仿真，難以滿足高精度仿真的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種汽輪機(jī)的建模方法，避免了汽輪機(jī)詳細(xì)建模時(shí)的精度高但計(jì)算量大和集總參數(shù)建模時(shí)計(jì)算量小但仿真精度相對(duì)不高的矛盾，不僅能用于汽輪機(jī)變工況的高精度瞬態(tài)特性分析，而且也能用于汽輪機(jī)穩(wěn)態(tài)工況的計(jì)算分析。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種汽輪機(jī)的建模方法，包括如下步驟：

A1：沿蒸汽流動(dòng)方向，根據(jù)汽輪機(jī)的所有抽汽口的位置，將進(jìn)汽口與排汽口之間的部分劃分成多個(gè)節(jié)段，每個(gè)節(jié)段內(nèi)的所有級(jí)形成一個(gè)部件，記部件總數(shù)為N；

A2：令當(dāng)前時(shí)刻T＝1，獲取初始化0時(shí)刻汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速n₀；

A3：獲取初始化0時(shí)刻第i個(gè)部件的導(dǎo)納a_i,0；

獲取當(dāng)前時(shí)刻T的發(fā)電機(jī)阻力矩M_e,T、流入第i個(gè)部件的蒸汽壓力p_i,1,T、蒸汽密度ρ_i,g,T和流出第i個(gè)部件的蒸汽壓力p_i,2,T；

計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻T流經(jīng)汽輪機(jī)第i個(gè)部件的蒸汽流量以及蒸汽流量比其中，為額定工況下流入第i個(gè)部件的蒸汽流量；

計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻T的汽輪機(jī)第i個(gè)部件的導(dǎo)納其中，為額定工況下第i個(gè)部件的導(dǎo)納，f_ai(g_i,T)為根據(jù)不同負(fù)荷工況下第i個(gè)部件導(dǎo)納比與蒸汽流量比的一組數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合得到的表達(dá)式；

計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻T的汽輪機(jī)第i個(gè)部件的功率其中，為額定工況下第i個(gè)部件的功率，f_Pi(g_i,T)為根據(jù)不同負(fù)荷工況下第i個(gè)部件功率比與蒸汽流量比的一組數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合得到的表達(dá)式；

其中，i＝1、2、…、N；

A4：計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻T的汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)矩其中，P_t,T為當(dāng)前時(shí)刻T的汽輪機(jī)總功率，且n_T-1為前一時(shí)刻T-1的汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速；