[發(fā)明專利]一種汽輪機調(diào)節(jié)閥行程仿真建模方法

有效

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• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110761852B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬忠海;陳文;蔡文;魯錦;晏濤;吳楊輝;王小波
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: F01D17/14
• 分類號: F01D17/14;F01D21/00;F01D25/00;G06F30/20
• 代理公司: 南昌市平凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 姚伯川

1.一種汽輪機調(diào)節(jié)閥行程仿真建模方法，其特征在于，所述方法通過一次建模，設(shè)置主汽閥模塊和調(diào)節(jié)閥模塊；將一次建模仿真結(jié)果與現(xiàn)場汽輪機調(diào)節(jié)閥流量特性試驗實測結(jié)果相結(jié)合，獲取調(diào)節(jié)閥特性曲線；在一次建模的基礎(chǔ)上，進行二次建模，將調(diào)節(jié)閥特性曲線內(nèi)置于原調(diào)節(jié)閥模塊，增添調(diào)節(jié)閥行程計算功能，實現(xiàn)涉及汽輪機調(diào)節(jié)閥行程的仿真應(yīng)用；

所述方法具體包括以下步驟：

步驟1：一次建模在常規(guī)汽輪機和熱力系統(tǒng)建模基礎(chǔ)上，設(shè)置主汽閥模塊和調(diào)節(jié)閥模塊，分別負責主汽閥和調(diào)節(jié)閥的相關(guān)計算；在仿真計算中，將汽輪機主汽閥和調(diào)節(jié)閥全開工況視為基準工況，所述基準工況下的熱力參數(shù)作為變工況計算的基準值；同時，汽輪機進汽參數(shù)取制造廠設(shè)計值并保持不變，調(diào)節(jié)閥重疊度均設(shè)置為零，令汽輪機進汽流量由基準值每次漸減其0.1％至基準值的60％；通過主汽閥模塊和調(diào)節(jié)閥模塊，依次得到最大流量至最小流量各工況下各調(diào)節(jié)閥前后壓力、入口比容、流量以及調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)K_v；

主汽閥模塊的設(shè)置：汽輪機主汽閥始終處于全開狀態(tài)，其壓阻設(shè)為入口壓力的1％；變工況過程中，主汽閥始終處于全開狀態(tài)，所述主汽閥壓阻按下式(1)計算：

式中：Δp′₀為變工況閥門壓阻，MPa；p′₀為變工況閥門入口壓力，MPa；G₀為基準工況閥門的流量，t.h^-1；G′₀為變工況閥門的流量，t.h^-1；v₀為基準工況閥門入口比容，m³.kg^-1；v′₀為變工況閥門入口比容，m³.kg^-1；

調(diào)節(jié)閥模塊的設(shè)置：設(shè)噴嘴配汽機組有四個進汽調(diào)節(jié)閥，分別為GV1、GV2、GV3、GV4，調(diào)節(jié)閥重疊度均設(shè)置為零；各進汽調(diào)節(jié)閥在基準工況下處于全開狀態(tài)，其壓阻設(shè)為入口壓力的1％；在GV4關(guān)閉過程中，各進汽調(diào)節(jié)閥的入口壓力/溫度熱力參數(shù)均由主汽閥根據(jù)進汽流量G′₀依照式(1)計算得到；此時，全開狀態(tài)的GV3、GV1和GV2的壓阻均按式(1)進行計算；隨后，按常規(guī)汽輪機變工況計算方法得到全開狀態(tài)的GV3、GV1和GV2的流量和部分開啟的GV4的出口參數(shù)；

在GV4全關(guān)后，GV3隨汽輪機進汽流量漸減而逐漸關(guān)閉，各調(diào)節(jié)閥的入口壓力/溫度熱力參數(shù)均由主汽閥根據(jù)汽輪機進汽流量G′₀依照式(1)計算得到；此時，全開狀態(tài)的GV1和GV2的壓阻按式(1)進行計算；隨后，按常規(guī)汽輪機變工況計算方法得到全開狀態(tài)的GV1、GV2的流量、部分開啟的GV3的出口參數(shù)和全關(guān)狀態(tài)的GV4的出口參數(shù)；

當GV4和GV3依次全關(guān)后，GV1和GV2隨汽輪機進汽流量漸減而逐漸關(guān)閉，各調(diào)節(jié)閥的入口壓力/溫度熱力參數(shù)，均由主汽閥根據(jù)進汽流量G′₀依照式(1)計算得到；各調(diào)節(jié)閥的出口壓力/溫度及流量熱力參數(shù)，均按常規(guī)汽輪機變工況計算方法得到；

將各調(diào)節(jié)閥前后壓力、入口比容和流量的仿真結(jié)果，代入式(2)～(6)，分別計算出各工況下各調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)K_v；

式中：K_v為調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)，m³.h^-1；G為通過調(diào)節(jié)閥的流量，t.h^-1；Y為膨脹系數(shù)，量綱為1；Δp₀為調(diào)節(jié)閥基準壓差，取值0.1MPa；Δp為調(diào)節(jié)閥實際壓差，MPa；v為調(diào)節(jié)閥入口比容，m³.kg^-1；

膨脹系數(shù)Y為：

式中：X_T為臨界壓差比，量綱為1；X為壓差比，量綱為1；F_κ為比熱容比系數(shù)，量綱為1；比熱容比系數(shù)F_κ為：

式中：κ為絕熱指數(shù)；

式中：c_P為定壓比熱容，kJ.(kg.℃)^-1；c_V為定容比熱容，kJ.(kg.℃)^-1；

壓差比X為：

式中：p₁為調(diào)節(jié)閥前壓力，MPa；p₂為調(diào)節(jié)閥后壓力，MPa；

步驟2：根據(jù)現(xiàn)場汽輪機零重疊度流量特性試驗數(shù)據(jù)，擬合出單個調(diào)節(jié)閥在既定閥序下的“行程—實際流量增益百分比”曲線，并依據(jù)一次建模各工況下各調(diào)節(jié)閥的實際流量增益，反向插值計算出各調(diào)節(jié)閥行程L；

步驟3：將各工況下各調(diào)節(jié)閥的行程與流量系數(shù)，整理成以各自最大值為標幺值的各調(diào)節(jié)閥特性曲線；

步驟4：在一次建模的基礎(chǔ)之上，將各調(diào)節(jié)閥特性曲線內(nèi)置于原調(diào)節(jié)閥模塊中并增添調(diào)節(jié)閥行程計算功能，進而完成二次建模；

調(diào)節(jié)閥行程計算功能的設(shè)置：在原調(diào)節(jié)閥模塊添加調(diào)節(jié)閥行程L的輸入和輸出窗口，實現(xiàn)已知流量G求調(diào)節(jié)閥行程L或已知調(diào)節(jié)閥行程L求流量G的仿真功能；

當已知調(diào)節(jié)閥流量G時，只需求得調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)K_v；再按照其內(nèi)置的調(diào)節(jié)閥特性曲線函數(shù)，插值計算出調(diào)節(jié)閥行程L；

當已知調(diào)節(jié)閥行程L時，先假定一流量，按“已知流量G求調(diào)節(jié)閥行程L”步驟，通過迭代計算，求出調(diào)節(jié)閥流量G。