锅炉汽水系统运行参数的煤耗偏差分析

锅炉汽水系统给水温度变化以及过热蒸汽、再热蒸汽的温度和压力变化时机组的标准煤耗有着十分重要的影响.为此,建立了火电机组运行参数偏离目标值引起标准煤耗偏差的计算模型,并导出了锅炉汽水系统运行参数变化与标准煤耗的关系.利用该模型对某电厂1 025 t/h锅炉汽水系统运行参数进行实时耗差计算,计算结果精度能够满足现场监测的要求.     

基于改进粒子群算法的锅炉再热蒸汽温度模型辨识

由于火电机组现场干扰及再热蒸汽温度本身特征的复杂性,传统辨识方法与基本粒子群(PSO)算法在再热蒸汽温度模型辨识方面均存在收敛速度较慢和寻优精度较低的问题。本文采用一种基于自然选择和自适应动态权重的粒子群优化(D-SPSO)算法,该算法较好地平衡了PSO算法的全局搜索能力和局部改良能力,提高了寻优性能,并且相比基本PSO算法未引入新的控制参数,避免了待调参数增多对模型辨识精度造成的负面影响。通过基于两种算法的仿真数据和超超临界660 MW机组压力直流锅炉现场数据对基本PSO算法和D-SPSO算法的再热蒸汽温度传递函数模型进行验证,结果表明,D-SPSO算法辨识得到的再热蒸汽温度更接近实际值,且寻优性能和搜索能力均有显著提升。     

蒸发系统分布参数特性动态仿真研究

为了全面的把握蒸发系统的动态特性,应用基于炉内三维燃烧检测的蒸发系统分布参数模型对某台300MW锅炉进行了仿真研究。讨论了求解模型的数值算法,以提高仿真速度。以电厂实测数据作为分布参数模型的输入,获得壁面平均热流、汽包压力和汽包出口蒸汽流量动态特性;以扰动激励的方式,获得水位动态特性。将模拟计算结果与实测值／文献模型的模拟值或者文献仿真结果进行比较,证明了模型的有效性。仿真计算了壁面热流、壁面温度、质量含汽率以及质量流速等热力参数在蒸发受热面上的动态分布,结果表明各热力参数在水冷壁上呈现明显的分布参数特性,并且其分布特性随着工况的变化而变化。模型即可用于在线预测也可用于离线分析计算,为锅炉安全性与可靠性评价提供重要依据。     

湿法脱硫塔动态特性仿真建模

通过研究分析不同烟气脱硫系统中脱硫塔的工艺设计与反应过程,建立了湿氨法和石灰石石膏湿法烟气脱硫塔动态特性通用数学模型。模型采用基于控制体的模块化建模方法,模拟脱硫塔动态运行全过程,计算控制体内温度、压力、pH值、SO_2质量浓度、脱硫率等动态参数。以某热力发电厂脱硫塔为仿真对象,对模型进行了多次动态仿真试验。仿真运行结果正确模拟了对象的动态特性,证明了模型的正确性和通用性。     

基于混合建模的蒸汽管道参数计算

提出一种结合机理建模和数据驱动建模的混合模型用于蒸汽管道的参数计算。在机理模型的基础上,采用向量机算法建立数据驱动误差预测模型,对机理模型计算所造成的机理误差进行预测,并将该模型的误差预测结果用于修正机理模型计算结果。为验证混合建模计算的有效性,通过实例建立机理模型和基于向量机算法的蒸汽参数预测模型计算管道末端蒸汽参数,并与混合模型的计算结果进行比较。结果证明,混合模型具有更高的计算精度,可为供热管道的运行优化提供参考。     

基于混合建模的蒸汽管道参数计算

提出一种结合机理建模和数据驱动建模的混合模型用于蒸汽管道的参数计算。在机理模型的基础上,采用向量机算法建立数据驱动误差预测模型,对机理模型计算所造成的机理误差进行预测,并将该模型的误差预测结果用于修正机理模型计算结果。为验证混合建模计算的有效性,通过实例建立机理模型和基于向量机算法的蒸汽参数预测模型计算管道末端蒸汽参数,并与混合模型的计算结果进行比较。结果证明,混合模型具有更高的计算精度,可为供热管道的运行优化提供参考。     

基于SIS的预测控制应用研究

火力发电厂厂级监控信息系统(SIS)作为一种以优化机组运行、提高运行经济性为主要目标的信息系统,已在火电厂厂级管理方面发挥了重要作用.为了更加有效地利用SIS平台上的大量数据,提出了基于SIS平台的动态矩阵预测控制.以湖北某电厂SIS为例,将锅炉过热蒸汽温度作为控制对象,蒸汽流量作为扰动量来反映锅炉运行工况的变化.采用神经网络辨识方法建立被控对象的动态模型并将动态矩阵控制算法应用到蒸汽温度控制系统.仿真结果表明,基于仿真数据建立的过热蒸汽温度神经网络动态模型,能够很好地预测被控对象在不同运行工况下的动态特性,基于神经网络模型的动态矩阵控制策略优于传统PID的控制效果.     

燃煤汽包炉发电机组的动态建模及其运行数据验证

基于机理分析并结合机组实际运行数据,建立了一台汽包锅炉燃煤机组的非线性动态模型。该模型描述了机组的汽包压力、主蒸汽压力、主蒸汽温度和输出功率的动态特性。该建模方法避免了附加试验信号对机组正常运行的影响。建模过程中,当机组变负荷运行时,其他重要参数如压力、蒸汽流量及吸热量对主蒸汽温度的动态特性的影响得到了研究;并且过热器吸热量由炉膛辐射能信号来确定。验证结果表明：在一定范围内,模型输出的4个输出变量基本上与机组数据是一致的。     

核动力蒸汽发生器均相流模型及其动态仿真

为明确核动力蒸汽发生器水动力特性,对蒸汽发生器进行了实时动态仿真,详细分析其内部工质的流动换热特性。在合理假设基础上,根据蒸汽发生器的热工水力过程对其进行了控制体划分,基于集总参数法建立了一维均相流动态数学模型。采用Simulink仿真模块对蒸汽发生器不同工况进行了稳态和动态仿真。稳态运行结果与实际运行参数的最大误差为3.2%,在100%负荷阶跃降至70%负荷及在100%负荷时冷却剂温度阶跃降低10%这2种情况下,动态仿真结果很好地预测了冷却剂出口温度、出口质量含汽率等参数的动态变化特性。计算结果和实际运行数据相符,表明了所建立数学模型及采用仿真方法是正确的,可为蒸汽发生器的实际运行提供理论指导。     

烟气脱硫喷淋塔实时仿真模型研究

基于烟气湿法脱硫机理建立了喷淋塔内脱硫过程实时仿真模型。模型描述了脱硫效率与入口烟气二氧化硫浓度、喷淋浆液中二氧化硫浓度、烟气量、循环浆液量、钙硫摩尔比,浆液酸碱度(pH值)、操作压力、温度以及脱硫塔结构(截面积,吸收区高度等)的定量关系,并编制成算法。在Star-90/Windows2000一体化图形建模实时仿真支撑系统上,以某电厂600MW机组烟气脱硫喷淋塔为对象进行模型验证。在90%、75%与50%工况下仿真计算结果与实际运行值相比较偏差在1%以内,因此,模型具有较高的精度,为实现脱硫系统仿真奠定了基础。     

高速短初级直线感应电动机等效电路模型及时变参数辨识

由于受到动态纵向边端效应和铁心饱和的影响,直线感应电机传统等效电路模型电磁参数时变.针对此,本文提出了多因素耦合影响下高速短初级直线感应电机等效电路模型及其时变参数辨识方法.首先,分析不同工况下电机推力变化规律;其次,分析电机电磁参数与运行工况之间的规律,提出激磁电感和次级电阻修正系数,构建直线感应电机改进等效电路模型,并通过响应面分析法计算两个修正系数;最后,开展样机静态堵驻实验和动态实验.计算和实测结果表明:推力计算值与实测值误差不超过4.1％,端口基波正序阻抗的实部、虚部计算值与实测值误差不超过4.7％,验证了时变参数辨识的准确性.     

12铬钼钢蒸汽管道使用寿命的估计

高压蒸汽管道安全运行能力的预测与正确地选择指标有关,这些指标应能反映各种工作参数(温度、压力、有否过热、停机等)对材质状态的影响。曾经指出,电厂常用钢材,无论是纯金属还是各种成分的合金,它们在蠕变条件下的破坏和显微缺陷的形成与扩展有关。耐热钢蒸汽管道在长期运行过程中会发生组织变     

亚临界600 MW机组协调控制系统仿真研究

根据协调控制模型,结合吴泾第二发电厂机组运行参数,建立了亚临界600 MW机组协调控制系统数学模型,在Simulink软件下对该模型进行了仿真,并将仿真结果与机组运行数据进行了比较.结果表明:在汽轮机的调节阀开度一定的条件下,改变锅炉给煤量时主蒸汽压力仿真值与实际值的最大误差不超过0.3 MPa,汽轮机功率仿真值与实际值的最大误差不超过3 MW;在锅炉给煤量一定的条件下,改变汽轮机调节阀开度时主蒸汽压力仿真值与实际值的最大误差不超过0.2 MPa,汽轮机功率仿真值与实际值的最大误差不超过4.5 MW.模型与机组的动态误差较小,表明建立的协调控制系统数学模型可行.基于所建模型和直接能量平衡(DEB)法对原机组协调控制系统进行了改进,改进后的机组协调控制系统响应速度快、抗干扰性强,并且能够较好地控制主蒸汽压力的波动.     

土壤直埋单根电缆暂态温升热路模型的验证试验

为提高电缆暂态温升计算的便捷性与准确性,文[1]提出了一种新的集总参数模型,并通过仿真计算进行了验证。为进一步验证该模型结构及参数提取方法的可信性,发现实践中模型应用可能存在的问题,选取了两种不同类型、不同部位温度评估需求的电缆开展真型试验研究。试验过程中,模型计算结果与真型试验测试结果误差均小于3 K,能够满足运行的需要。验证试验结果表明,模型结构是合理的,参数提取方法是可信的;参数提取的数据基础不仅可来自于仿真计算,而且可以源于实测数据,这既丰富了数据来源,也可以避免环境结构复杂性对数值仿真精度的影响,从而提高了模型对复杂环境的适应性;针对不同部位暂态温度分析的需求,原有热路模型可进行灵活调整,参数求解方法不变,模型的便捷性与准确性不受影响。     

采用Laplace方法的单芯电缆线芯温度动态计算

电缆线芯温度是电缆安全运行的重要参数。针对电缆线芯温度难于实时监测的问题,结合电缆传热学原理,提出基于电缆实际运行电流和表面温度计算电缆线芯温度的方法。首先建立电缆线芯温度动态计算的热路模型,进一步推导出计算电缆线芯温度的Laplace热路模型;然后剖分连续运行电流为阶跃输入值,并代入基于集中参数法所建立的Laplace热路模型,从而实现连续变化电流作为电缆线芯温度计算的实时输入量。通过试验研究和误差分析,基于电缆表面温度和实际运行电流实时计算线芯温度方法可以满足线芯温度实时监测,进一步研究分析能够实现载流量预测。     

综合能源系统天然气管道压力和流量的控制方案研究

在区域综合能源系统中燃气轮机(gas turbine,GT)和电制气(power to gas,P2G)实现气网和电网的双向耦合。GT出力和P2G产气速率的频繁调整，会引起管道内天然气的压力、流量和管存的剧烈波动，造成与之相连的GT不稳定运行，进而可能引起电网的故障。该文采用适合分析区域能源系统天然气管道动态过程的特征线法求解描述其动态特性的偏微分方程组，计算压力、流量和管存随时间变化的动态数据，采用不定流动方向的环状结构天然气网作为仿真算例，验证算法的稳定性，并通过与热力学计算对比验证结果的正确性；GT的稳定运行依赖于稳定的供气，为平抑管道中天然气的波动，根据仿真结果，基于气网结构提出在与GT连接的管道分支节点处安装定出口压力压缩机的控制方案，与无压缩机的仿真结果作对比，证明控制方案正确性。     

基于供冷/热系统质-量调节的区域综合能源系统动态最优能流计算

区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)的最优能流计算是求解RIES的设备配置、优化调度、故障分析等问题的基础。考虑供冷/热和供气管道传输能量的动态特性,建立RIES动态最优能流计算模型,其中基于特征线法获得了供冷/热管道和供气管道动态偏微分方程的代数解析解。针对基于供冷/热系统质–量调节模式下管道能量传输时滞变量造成RIES的动态能流计算模型难以求解的问题,提出采用分段插值法获得供冷/热管道两端节点温度之间关系的近似表达式并加入动态最优能流计算模型中。此外,针对优化模型中供冷/热系统的流量与温度相乘的双线性项,提出一种能够缩紧松弛间隙的分段凸包络松弛方法将原混合整数非线性优化模型转化为混合整数二次约束规划模型,能够在保证计算精度的同时实现高效求解。最后以某个RIES算例进行分析,验证了所提方法的计算准确性和高效性,并与常用的质调节模式相比,表明在供冷/热系统质–量调节模式下能找到经济性更优的RIES运行点。     

基于gCCS的醇胺法碳捕集中试平台动态仿真研究

燃烧后碳捕集电厂的灵活运行能够有效降低碳捕集电厂的能耗和运行成本。掌握碳捕集系统的动态运行特性是碳捕集电厂实现灵活运行的必要条件,但现有针对醇胺法碳捕集系统动态特性的研究尚处于起步阶段,缺乏基于动态试验数据和动态仿真模拟的综合性研究。基于布林迪西(Brindisi)燃煤电站尾部碳捕集系统动态运行试验数据,应用gCCS仿真模拟平台,建立碳捕集能力为50tCO2/day的Brindisi醇胺法脱碳系统动态模型,并基于稳态和动态试验数据对模型进行验证。在此基础上研究了烟气流量阶跃变化、吸收溶液流量阶跃变化、以及再沸器蒸汽流量和吸收溶液流量发生阶跃变化3种动态情景下的脱碳系统关键参数动态响应特征。结果表明,稳态运行条件下吸收塔温度分布平均误差为4.37%～8.75%。动态运行条件下,gCCS模型能够较好的预测关键运行参数变化趋势,gCCS动态仿真模型关键参数动态响应时间与Brindisi脱碳系统溶液循环时间具有较好的一致性。液气比(L/G)是决定吸收塔温度分布以及二氧化碳捕集率和捕集能耗的关键参数,因此保持液气比为定值有利于系统碳捕集率以及碳捕集能耗的稳定。     

谐振腔微扰技术测量湿蒸汽两相流的理论分析

蒸汽湿度的准确测量对汽轮机的安全、经济运行和优化设计具有重要意义。根据湿蒸汽混合物的介电性质,采用微波谐振腔介质微扰理论,建立圆柱形谐振腔在TE011模式下测量蒸汽湿度的关系式。测量湿度与湿蒸汽的热物性、温度(压力)、谐振腔的谐振频率和相对频偏有关。湿蒸汽的温度(压力)降低、谐振腔的谐振频率升高、相对频偏升高,湿度测量结果会增大,反之减小。谐振频率降低、温度升高,湿度的测量精度提高。蒸汽湿度测量谐振腔的谐振频率建议在5~10 GHz。对某200 MW凝汽式汽轮机进行排汽湿度测量实验,湿度测量结果与理论计算值吻合,验证了微波谐振腔微扰法测量蒸汽湿度理论的正确性。     

过热蒸汽流量测量值压力温度校正方法论述

对于火电厂过热蒸汽流量的测量,目前普遍采用标准节流件(孔板、喷咀或长径喷咀)。这种测量,在保证过热蒸汽的压力、温度参数的额定设计值下,精度较高。但当参数偏离设计值时,流量测量的误差就随着偏离差值越来越大。节流装置流量计算的基本公式为 Q_m=aε(π/4)d~2(2ρ1△p)~(1/2) (1)