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火电机组动态过程性能在线监测研究

郭喜燕  
【摘要】:目前,随着我国以“厂网分开、竞价上网”为特征的电力市场化改革的实施,促使发电企业不断降低发电成本,提高发电效率,因而也推动了机组性能在线监测系统的广泛应用。但是,大部分性能在线监测系统停留在稳态过程的性能监测,忽略了机组的动态过程。然而,随着用电峰谷差的增大和中小型机组逐步被淘汰,现役大型机组参与电网调峰变得越来越频繁,从而必将出现更多、变化幅度更大的动态过程。动态过程的研究变得更加不可忽视。在火电机组中,锅炉是主要的热惯性设备,其中存在着明显而众多的储质和蓄热的动态过程。因此,考虑到锅炉动态过程的火电机组在线性能分析和动态过程在线计算的研究,对完善火电机组性能监测系统,进而提高机组运行的安全性和经济性,具有重要的理论和现实意义。 为此,本文围绕火电机组动态过程在线性能分析展开研究。 作者对锅炉单相、两相工质动态数学模型进行了深入研究,建立了详细的分析型动态数学模型,并首次建立了考虑动态特性的自然循环水动力计算模型。 为了提高火电机组动态模型在线计算的速度,作者首次提出了将整个模拟过程分为离线和在线两部分,通过离线所做的大量准备计算,来实现在线计算的精确性和快速性,得到了一种提高在线计算速度的新的快速求解法。其中除了离线和在线计算的分离之外,还有两个关键点:一是对模型进行处理和变量综合,尽可能减少变量数,并进行变量分类;二是采用改变被求变量初始值的计算方法,解决因微分方程中存在随时间无规律变化变量而无法求解的问题。将作者提出的快速求解法应用于锅炉单相、两相工质动态模型,对采用四阶龙格-库塔方法和快速求解法计算得到的结果进行精度和速度的比较,并进行了误差分析和速度提高原因分析。实例证明了快速求解法的快速性和准确性,并且为其在系统其它部件模型中的应用,进而实现在普通个人计算机上对整个系统进行快速计算奠定了基础。 本文将电厂的实际可测参数作为已知量、煤耗量作为未知量,并根据相邻时刻或多个时刻的已知量计算部分参数的变化率,建立了适用于不同已知条件的锅炉各部件的动态修正离散化数学模型;分析了稳态模型与动态模型计算结果出现差距的真正原因,给出了非稳态王况下煤耗量的计算方法;从而首次建立了火电机组动态过程性能计算模型。提出通过热量分布分析锅炉动态过程中各项热量的去向,并给出了锅炉各部件及整个锅炉热量分布的计算方法。讨论了非稳态工况下火电机组的经济性评价存在的一些问题,并建立了一段时间内煤耗量的计算模型。阐述了模型的整合、求解方法及总体实现。将作者建立的模型应用于某20万千瓦燃煤机组的负荷上升和下降过程,并对结果进行了分析。 将上述理论研究成果与原火电机组性能在线监测与运行指导系统相结合,应用 华北电力大学博士学位论文摘要 于火电机组的在线监测与分析, 性具有重要的意义。 关键词:火电机组,动态过程, 取得了满意效果,对提高火电机组的安全性和经济 性能,监测


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