[发明专利]一种汽轮机的建模方法

说明书

本发明公开了一种汽轮机的建模方法，先将汽轮机划分为若干个部件，然后对汽轮机各部件分别进行导纳和功率的曲线拟合，将不同负荷工况下的汽轮机各部件导纳和功率表示为额定工况导纳与蒸汽流量比、额定工况功率与蒸汽流量比的关系；通过蒸汽流量比和拟合的导纳和功率关系式，分别计算得到汽轮机各部件对应的导纳和功率值；由汽轮机各级功率求得汽轮机总的功率，继而求得汽轮机转矩；结合机械损失折算转矩、鼓风损失折算转矩、发电机阻力矩，求得汽轮机的转速。本发明避免了汽轮机详细建模时的精度高但计算量大和集总参数建模时计算量小但仿真精度相对不高的矛盾，适用于汽轮机变工况的高精度瞬态特性分析和稳态工况的计算分析。

技术领域

本发明涉及蒸汽动力技术领域，具体涉及一种汽轮机的建模方法。

背景技术

汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的一种旋转式原动机，在火力发电厂和核电厂中带动发电机产生电能，也可通过变速运行，直接驱动给水泵和船舶的螺旋桨。

汽轮机的基本工作单元为由静叶栅和与之配合的动叶栅构成的汽轮机的级，汽轮机一般由多个级组成。

在核蒸汽动力系统中，汽轮机一般以饱和蒸汽为做功介质，为提高蒸汽动力系统的循环效率，一般会通过多级抽汽回热方式加热凝给水。

在开展核动力装置全系统仿真时，蒸汽动力系统通常采用基于流体网络的建模方法，汽轮机是主要的仿真对象。因汽轮机系统结构复杂，涉及的变量非常多，如果对所有级分别进行建模，则汽轮机的模型将会异常复杂，计算量非常大，多维的变量也会使得仿真模型调试、修改和优化的工作异常困难。而如果采用将汽轮机视作一个总体的集总参数建模方法，虽然建模工作简单，计算量少，但无法实现多级抽汽回热的建模与仿真，难以满足高精度仿真的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种汽轮机的建模方法，避免了汽轮机详细建模时的精度高但计算量大和集总参数建模时计算量小但仿真精度相对不高的矛盾，不仅能用于汽轮机变工况的高精度瞬态特性分析，而且也能用于汽轮机稳态工况的计算分析。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种汽轮机的建模方法，包括如下步骤：

A1：沿蒸汽流动方向，根据汽轮机的所有抽汽口的位置，将进汽口与排汽口之间的部分划分成多个节段，每个节段内的所有级形成一个部件，记部件总数为N；

A2：令当前时刻T＝1，获取初始化0时刻汽轮机的转速n₀；

A3：获取初始化0时刻第i个部件的导纳a_i,0；

获取当前时刻T的发电机阻力矩M_e,T、流入第i个部件的蒸汽压力p_i,1,T、蒸汽密度ρ_i,g,T和流出第i个部件的蒸汽压力p_i,2,T；

计算当前时刻T流经汽轮机第i个部件的蒸汽流量以及蒸汽流量比其中，为额定工况下流入第i个部件的蒸汽流量；

计算当前时刻T的汽轮机第i个部件的导纳其中，为额定工况下第i个部件的导纳，f_ai(g_i,T)为根据不同负荷工况下第i个部件导纳比与蒸汽流量比的一组数据点进行拟合得到的表达式；

计算当前时刻T的汽轮机第i个部件的功率其中，为额定工况下第i个部件的功率，f_Pi(g_i,T)为根据不同负荷工况下第i个部件功率比与蒸汽流量比的一组数据点进行拟合得到的表达式；

其中，i＝1、2、…、N；

A4：计算当前时刻T的汽轮机的转矩其中，P_t,T为当前时刻T的汽轮机总功率，且n_T-1为前一时刻T-1的汽轮机的转速；