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基于新型仿真系统的火电站锅炉侧的仿真研究

宋福根  
【摘要】:随着分散控制系统DCS在火电站中的广泛应用,其自动化程度大幅度提高,为此对机组运行人员也提出了更高的要求,伴随着这个要求,火电站仿真取得了很大的发展。但是传统仿真建模大多是基于高级语言建模,而且在人机界面组态方面,很多都是自行进行界面的组态,与电厂实际使用的操作界面差异较大; 另外,由于分散控制系统(DCS)的控制策略仿真厂家往往无从获得,这也就造成仿真厂家和DCS厂家之间的相互独立,所以传统仿真机组较难满足仿真机组透明化和高逼真度的要求。 本文以华能福州电厂1#机组1150t/h锅炉为研究对象,在对目前国内外火电站仿真技术发展研究的基础上,针对传统仿真机的缺点及火电站对仿真系统的高透明度、高逼真度、便捷调试的要求,提出了基于组态软件PineCAD的火电站仿真思想。基于对PineCAD软件的分析,特别是在大型数学方程组求解方面的应用研究,有效地解决了组态软件进行火电站仿真建模的应用颈项即求解各类复杂代数及微分方程组的不足,从而,为利用组态软件进行仿真建模打下了基础。基于组态软件的新型仿真系统最出色的设计就在于逻辑控制站和和仿真模型一体化的设计思想,采用组态软件完成设备模型的组态。 根据对火电站设备的建模原理分析,深入研究了对分布参数系统进行集中参数建模的方法和流体网络建模方法,同时针对一些具有相似特性的设备进行统一建模的研究来实现系统模块化模型的建立。通过对电厂运行人员所关心的运行参量结合控制策略进行了全冷态启动仿真分析,研究了在正常工况下仿真系统的逼真度和控制效果。此外,在稳态运行情况下对输入加入阶跃扰动,研究输入扰动对系统输出的影响。最后,通过对故障的仿真研究,证明了新型仿真系统在火电站某些极端情况和故障状态下也具有很好的仿真控制效果,可以利用本仿真系统对火电站实际故障进行重演分析。仿真研究表明该新型仿真系统具有很大的实用价值。 综上所述,由于本仿真系统应用组态软件进行火电站各设备建模,成功地解决了传统仿真机由于使用高级语言带来的模型“黑匣子”和调试不便等缺点,不仅大大减少了开发人员的劳动强度和开发周期,而且电厂运行人员还可根据自己的实际运行经验对系统进行不断地完善,因而本仿真系统具有重大的意义。本仿真系统的建立也为进一步进行火电站单元机组先进控制策略的研究奠定了基础。


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