火电机组负荷控制 第二章 单元机组的动态特性.ppt

第二章 单元机组的动态特性 第二章 单元机组的动态特性 《火电机组负荷控制系统设计与实现》 NCEPU NCEPU 单元机组工艺流程 单元机组动态特性分析 单元机组被控对象是本质非线性的，具有分布参数和时变特性。机组动态特性除了受其内在的物理结构属性影响以外，还与机组的运行方式、运行工况、外部环境等因素有关。因此，目前还难以得到对单元机组动态特性的精确描述，只有通过合理简化与近似处理，结合机理分析与试验建模这两种方法，才能够建立起满足一定精度要求、反映机组主要动态特征的数学模型。 单元机组数学模型 将单元机组划分为炉、锅、机三大部分。把整个机组的能量转换与传热过程划分为炉内燃烧与传热、管道传递、汽轮机做功三段过程。在此基础上列写各段过程的物质平衡、能量平衡和动量平衡方程式。 单元机组能量传递简化流程 2 ～ HP LP B PT μ PD N V 1 F DQ DD DT 3 炉内燃烧与传热过程 管道传热过程 汽轮机做功过程 参 数 列 表 参 数 描 述 B 进入炉膛的燃料量 V 进入炉膛的总风量 F 锅炉燃烧强度 DQ 锅炉受热面总有效吸热量 DD 进入蒸汽管道的蒸汽流量 PD 蒸汽管道入口的蒸汽压力（汽包压力） DT 进入汽轮机的蒸汽流量 PT 蒸汽管道出口压力（机前压力） μ 汽轮机主蒸汽调节阀开度 N 功率输出 1-炉内燃烧与传热过程 炉内燃烧与传热过程可表示为具有纯时延的惯性环节： 当采用直吹式制粉系统时，应在燃料量之前增加描述制粉系统的环节： 1-炉内燃烧与传热过程 把锅炉和蒸汽管道的蓄热能力分开，可得锅炉的蓄热量为： 2-管道传热过程 将主蒸汽管道看作集总参数系统，其蓄热量可以表示为： 蒸汽管道两端的压力降与管道蒸汽流量之间的关系为： 2-管道传热过程 机前压力PT与汽轮机进汽量DT之间有以下关系： 定义主蒸汽调节阀的开度为： 得到： 3-汽轮机做功过程 有中间再热时，汽轮机的输出功率为高压缸输出功率NH和中、低压缸输出功率NL两部分之和： 其中： 锅炉—汽轮机系统动态特性结构框图 μT N μB DQ PT DT PD DD 1、炉内燃烧与传热过程 4、管道压力降与管道蒸汽流量的关系 2、锅炉蓄热量 5、主汽流量与调门开度及主气压力的关系 3、蒸汽管道蓄热量 6、汽轮机做功过程 单元机组动态模型的简化形式 把锅炉和主蒸汽管道看作一个集中的蓄热容积，则有： 蒸汽管道两端的压力降与进入汽轮机的蒸汽流量之间的关系为： 锅炉—汽轮机系统动态特性简化结构框图 锅炉—汽轮机系统模型的线性化 如前所述： 在某一平衡工况对上述过程进行线性化处理： 式中： 为蒸汽流动的阻力系数。 锅炉—汽轮机系统模型的线性化 以锅炉侧燃烧率扰动（内扰）ΔDQ和汽机侧主蒸汽调节阀扰动（外扰）Δμ为自变量，以机前压力的变化量ΔPT和主蒸汽流量的变化量ΔDT为因变量，将上述各式联立求解 锅炉—汽轮机系统模型的线性化 ① 在内扰情况下（Δμ=0时） ： ② 在外扰情况下（ΔDQ=0时） ： 锅炉—汽轮机系统模型的线性化 综合燃烧及汽轮机做功过程，可以得到： 锅炉—汽轮机系统定性的动态特性曲线 锅炉—汽轮机系统定性的动态特性曲线 PT μT μB N PT t t t N t t t 锅炉—汽轮机系统 第二章 单元机组的动态特性