汽轮机变工况在线监测系统的数值分析.docx

汽轮机变工况在线监测系统的数值分析武汉水利电力大学张帆摘要对变工况下抽汽凝汽式汽轮机特性进行了研究,并根据125MW机组运行试验数据,运用数值分析学中的最小二乘法原理建立了调节级变工况数值特性方程,可供研制电厂在线监测系统参考。关键词:数值分析特性方程变工况在线监测中国图书资料分类法分类号:TK267任何一个热动力系统总是由少数几类典型部件按各种搭接方式所组成。根据这些部件的特性可事先建立起不同的数学模型,从而方便地对系统在各种大小扰动下的动态响应过程及其控制规律进行仿真试验,或对系统的变工况性能进行计算。要对系统的实时性能进行控制,就必须将各种离线式(静态)流程模拟软件中的各个模块在线化,组成在线性能监测系统。此系统包括数据采集、性能计算和输出结果3个部分,其中核心部分为性能计算。本文主要针对在线监测中的汽轮机模块在线化性能计算进行分析,运用数值方法及计算机建立工程上适用的汽轮机运行特性方程。根据通流各部分变工况的不同特点,可将相对内效率的变化分为汽轮机调节级、各中间级组以及末级考虑。本文主要讨论运行参数发生微小扰动的微变工况下内效率Γi的变化。对于凝汽式汽轮机的微变工况,可把末级原则上划归中间级组,但要对末级与最后几级的某些损失进行变工况计算。其中,末级余速损失是末级最大的一项损失,设计工况下占全机理想比焓降的1.5%～3%,须计算它对Γi的影响;而末级和其它级的湿汽损失大小与余速损失相近,也须计入;小容积流量下的鼓风耗功在末级最大,也应计算。考虑这3项损失对末级效率的影响,从而确定末级参数,在此基础上就可把末级列入中间级组之一进行计算了。汽轮机某一中间级组的流量—压力关系可由弗留格尔给出,通过监测汽轮机各级组前的压力,便可进一步确定汽缸内部的通流特性,有助于分析缸内某些不正常现象。在微变工况下,运行参数对Γi的影响主要集中在调节级和末级,而对末级影响甚微。根据统计规律,当机组负荷大于额定工况30%～40%时的变工况,绝大多数中间级组的相对内效率几乎不变,因此,微变工况下中间级组的相对内效率Γi可代以实时基准工况的数据。由于汽轮机变工况下调节级的效率最为复杂多变,故主要针对调节级变工况数值模型的建立进行详细讨论。112数值回归原理采用高斯提出的最小平方法对计算或试验在线数值模型的理论分析1111变工况计算概述根据文献5分析,反映汽轮机内部通流特性的主要参数是以相邻抽汽口为界的汽轮机的各段相对内效率,不同工况下的各段内效率可反映汽轮机运行性能。因此,根据提供的参数计算出各段内效率,或由大量试验得到一系列流量与内效率的对应值,就可建立汽轮机单元机理模型。在此模型中,所需输入参数有现场压力、温度等热力学状态变量的测值以及流量、功率的辅助测值。收稿日期:1998210224张帆,男,工学硕士。热能动力工程系,430072.第2期张帆:汽轮机变工况在线监测系统的数值分析21所得数据对Y2Z进行回归分析,从而使未知回归参数的估计量尽量接近真值。最复杂的调节级变工况数值模型的建立。目前广泛应用的喷嘴配汽的调节级,由于承担的焓降较大,工况变化时对热耗的影响很大。参数变化时由于通过各调速汽门的蒸汽受到不同程度的节流损失,各股蒸汽在调节级中焓降各不相同,使得它们做功时效率各异,造成不同流量工况下调节级的效率复杂多变。因此,将调节级在线化时事先要对不同工况点时调节级进行详细计算,得出大量离散点,并回归得到相应的数值方程,从而在微变工况下可由方程直接输出实时效率Γi的变化。2.1水蒸汽热力特性参数的查取在热力计算过程中,必须将水蒸汽的热力学特性用公式表达出来,以便用数值方法确定工质的状态参数以及联系状态点之间的热力过程。同时,还要有足够的精确度以保证最后计算结果的精确性。因此,本文以国际公式化委员会拟定的工业用IFC公式来计算水蒸汽热力特性参数,在给出某一状态点的两个独立状态参数后可快速而准确地算出其它未知参数值。其详细算法可参见有关文献,此处主要说明它的用法。调节级工作的蒸汽均为过热蒸汽,当给定设Y1,Y2,量,回归方程为:,Yp是确定性变量,Z是随机变Z=f(Y)+Ε。式中f(Y)——回归函数;——随机扰动误差。Ε它们之间的关系为:Z=Β0+Β1Y1+ΒpYpΒ2Y2++其中,Β0,Β1,,Βp是常数,Ε是服从正态分布N(0,Ρ2)的随机变量。这就是P元线性回归模型,P1。对方程两边取数学期望得平面回归方程+ΒpYp。Y=EZ=Β0+Β1Y1+Β2Y2+其中,Β0,Β1,,Βp为回归系数。变量Y1,Y2,,Yp相应于特性方程中的Xi,XiXj,Xi2,对变量,Yp,Z做n次观察,得n组观察值:Y1,Y2,(Yi1,Yi2,,Yip,Zi),i=1,2,,n。做离差平方和Q=∑(zi-Β2Yi2-选择Β0,Β1,Yi)2=∑(Zi--ΒpYip