第35卷第12期中国电力VoI．35。NO．122OO2年12月ELECTRICP0WERDo~．，2002电厂主蒸汽系统实时仿真模型研究葛斌(东南大学动力系，江苏南京210096)摘要：介绍电厂主蒸汽系统与汽轮机功率、转速全工况实时模型。该模型基于能量、质量、动量守恒方程和水蒸汽物性，考虑了蒸汽的可压缩性、机内实际膨胀过程和调节级及末级组变工况特性的影响，兼顾火电厂锅炉热惯性大、主蒸汽参数高及压水堆型机组主蒸汽参数低、容积流量大的特点，利用图形化流体网络进行求解。仿真结果表明该模型应用范围广、稳态精度高、动态趋势合理，模型适用于电厂全工况范围正常运行和异常事故运行，可为新一代机组的研制提供良好的试验环境。关键词：电厂主蒸汽系统；可压缩流体网络；实时仿真；功率与转速计算中图分类号：TK284．1文献标识码：A文章编号：1004．9649(2002)12．0051．03火电机组，其仿真范围包括新蒸汽、再热蒸汽、旁路0引言(旁排)系统、辅助蒸汽系统及机内膨胀过程。整个主蒸汽热力系统的数学模型基于质量、能量、动量守恒近年来，随着仿真技术的进步和计算机、图形图方程和水蒸汽性质，根据实际系统的流程合理划分像技术迅速发展，国内J'l-~真界采用了图形化自动模块，选取节点。对于主蒸汽系统应用流体网络进行建模技术，如单相不可压缩流体网络技术与单相可建模，考虑了流体的压缩性，在汽轮机低压膨胀部分压缩流体网络技术建模_1]、电气系统图形建模、逻辑考虑按一元湿蒸汽两相流进行仿真。主蒸汽的功率和控制系统图形建模等，使仿真软件开发支持系统计算考虑了变工况时内效率变化的影响，其状态参的技术提高到新水平，仿真机模型软件开发技术有数压力、温度、比容等由水蒸汽性质确定，计算速率了新飞跃。20世纪90年代我国成功地应用了流体按系统特性进行选择。网络求解电厂全仿真机的水系统、油系统和简化后1．1主蒸汽系统网络模型的风烟系统。但在应用流体网络技术的仿真时均有动量方程[3]=前提条件，即流体在流动过程中密度不变或近似不CdC+(1-y)：0(1)变。因此流体网络仍未能应用于蒸汽系统的计算。主pG要原因在于蒸汽物性的复杂如可压缩性、两相区的式中l，为蒸汽的质量流量湿度；P、C分别表膨胀特点等。另外对于汽轮机蒸汽系统功率的计算，示汽流密度和速度。利用汽轮机热力计算书的几个典型工况数据进行线能量方程]：性插值，并采用调节阀调整主蒸汽流量以满足机组CdC+C。dT—dhLGl，=0(2)目标功率的“一步”计算。这样未考虑非设计工况内式中为汽化潜热；C。为定压比热容，该方程效率的非线性变化，仿真系统低负荷运行或偏离设未列出任何摩擦项。对于过热蒸汽，上述方程只需令计工况时存在失真。本文介绍的电厂主蒸汽系统、汽Y=0即可。轮机功率计算与汽轮机转速的仿真模型【2是根据实流体网络由中间压力、压力边界节点与流量边际机组的设备、流程，由基本物理定律出发，考虑蒸界、流体支路构成，对于每个节点作为控制体，如图汽的可压缩性、实际膨胀过程的特点，建立面向系统1所示，对节点控制体建立质量方程：对象的全工况实时模型。=．甾，㈩1数学模型式中为节点总质量；xn、yn、zn分别为与i节点、Y、Z-方向上的支路数；f为流量，可根据各向本文所述的主蒸汽系统，无论是核电机组还是支路中压差△P进行计算。考虑质量与容积的关系，则收稿日期：2002-07-08；修回日期：2002．09．19作者简介：葛斌(1953-)，男，安徽枞阳人，副教授，从事工业过程仿真与热能转换方面的研究与教学。2002年第12期中国电力第35卷l当前工况确定的流量Dj藩、rD偏离设计值vf；≤读各级组效率初值I调节墩嫂翠修止IN主蒸汽参数偏离额定值li≮刑H)、nr王卜_、图1控制体i压力一流量分布示意中间级组的计算)f()]=(4)凝汽器单元汁算下标Z为上一步计算值；n=xn+yn+zn；V为i嚣再蒸热⋯节点总的蒸汽容积；等为蒸汽密度对i节点压力At^>未⋯级组⋯效⋯率修正一}I．-萝0≥≤叠≯N∥≯警的导数，由蒸汽性质决定。}将式(4)应用于压力流量网络模型中的每一节I未级组参数、排汽点计算l‘瑶点，建立矩阵方程A×=C。A为系数矩阵；C为已知值的向量；为未知压力与流量向量。利用快速稀疏阵确定Ah—+^．求解出各未知压力、流量。I。。，I，I”1．2汽轮机功率与转速模型l·一叫、s1_2．1汽轮机功率模型Y●汽轮机功率在仿真计算中可归结为全机的实际●。。焓降和参与做功蒸汽量的计算。而实际焓降与蒸汽全机焓降、功率初终参数、机内膨胀过程密切相