火电机组负荷控制 第二章 单元机组的动态特性

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》2021/5/91NCEPU2021/5/92NCEPU2021/5/93单元机组工艺流程2021/5/94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。2021/5/95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。2021/5/96单元机组能量传递简化流程2～HPLPBPTμPDNV1FDQDDDT3炉内燃烧与传热过程管道传热过程汽轮机做功过程2021/5/97参数列表参数描述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2021/5/981-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：2021/5/991-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：2021/5/9102-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：2021/5/9112-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：2021/5/9123-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：2021/5/913锅炉—汽轮机系统动态特性结构框图μTNμBDQPTDTPDDD1、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2021/5/914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：2021/5/915锅炉—汽轮机系统动态特性简化结构框图2021/5/916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。2021/5/917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2021/5/918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）：2021