Model Identification Based on Subspace Model Identification of Main Steam Temperature in Ultra-Supercritical Coal-Fired Power Unit

Ultra-supercritical(USC) unit is more and more popular in coal-fired power industry.In this paper,closed-loop identification based on subspace model identification(SMI) is introduced for superheated steam temperature system of USC unit.Closed-loop SMI is applied to building step response model of the unit directly.The parameters selection method is proposed to deal with the parameter sensitivity and improve the reliability of the model.Finally,the model is used in model identification of real USC unit.

A-USC锅炉关键部件用候选合金金属间相特征

文中总结了目前国内外先进超超临界(A-USC)锅炉关键部件用候选合金(Inconel 740/740H、CCA 617、Nomonic263、Haynes 230及GH 2984等)经标准热处理、无应力时效及持久实验后的组织特征和演化规律。结果表明:这类材料为了满足部件服役条件下对高温强度的要求,多采用析出强化设计,析出相种类繁多(如γ'、η、σ、μ及G相等);这些析出相的形貌、数量、尺寸及相间元素的分布等在高温长期时效或服役条件下均会发生明显变化,从而对合金的性能和服役行为产生重要影响。提出有必要进一步分析上述各相的演变规律及其作用,通过调整合金成分或热处理制度来优化组织结构,抑制或消除有害相的析出,提高合金的高温性能。

700℃(A-USC)锅炉材料617B镍基高温合金热变形及持久行为

采用Gleeble热压缩、SEM及持久实验方法对617B合金的变形特性、组织演变行为以及析出相进行研究。结果表明:617B合金具有较高的变形抗力,其适宜挤压加工安全温度区间在1165~1200℃;合金失稳存在两种形式:一种为形成绝热剪切带,另一种为完全动态再结晶晶粒的异常生长;显微硬度随持久时间的延长先迅速提高而后趋于平稳,析出物以γ′为主,随着时间的延长析出物有所长大,但无有害相析出,具有较高的持久性能。

A-USC锅炉关键部件四种候选镍基合金烟气腐蚀行为研究

以700℃先进超超临界（A-USC）锅炉关键部件候选的4种镍基合金Inconel 740H、Nimonic 263、Alloy 617B、Haynes282为研究对象,在模拟燃用国产高硫煤的750℃烟气/煤灰腐蚀环境中,对4种合金进行了2 000h高温烟气腐蚀试验。结果表明：4种合金耐蚀性由高到低依次为Inconel 740H、Nimonic 263、Alloy 617B、Haynes 282。较高Cr、Al、Ti含量使得Inconel 740H具有最优耐蚀性。较高Mo含量使得Alloy 617B和Haynes 282腐蚀过程中生成大量挥发性腐蚀产物,导致这2种合金耐蚀性较差,而Haynes 282合金Cr含量相对较低,故其耐蚀性最差,并且讨论了相关腐蚀机理。

两种A-USC电站用候选合金的微观组织及演变规律

实现700℃超超临界技术的关键是开发能够在高参数条件下长期安全运行的材料。以候选合金中的典型代表Inconel740H及自主研发合金HT1为对象,通过热力学模拟、长期时效试验,结合显微组织表征、显微硬度测定等方法对合金组织及其演变规律进行了研究。结果表明:2种合金标准热处理后的组织均由奥氏体基体γ及γ’,M23C6、MC等析出相组成,其中γ’为合金的主要强化相。随着时效时间的延长,γ’粒子的粗化规律符合LSW熟化理论;在现时效过程中,无η、σ等有害相析出。随着时间的增加,合金的显微硬度呈现先上升后下降的变化趋势,但整体波动值较小,体现出较好的组织稳定性。

C-HRA-2合金在700 ℃先进超超临界(A-USC)锅炉煤灰/烟气环境中的高温腐蚀行为

采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,分析了C-HRA-2合金在700℃的模拟先进超超临界(A-USC)锅炉煤灰/烟气环境中腐蚀48 h和120 h后表面氧化膜的微观形貌、物相组成和元素分布,并分析了C-HRA-2合金的高温腐蚀行为。结果表明:C-HRA-2合金表面氧化膜主要由外层氧化层、中间混合层和内层硫化物组成;最外层氧化层主要为低熔点的共晶硫酸盐,其下方存在尺寸不一的堎块状NiO层;中间层主要由铬的氧化物、硫酸盐和Mo_(2)S_(3)组成;内层硫化物主要为不连续分布的Mo_(2)S_(3),深入合金基体内部;煤灰与C-HRA-2合金中的钼元素反应,在合金表面生成钼酸盐,随着腐蚀时间的延长,镍不断被氧化,NiO层增厚,硫元素不断向内扩散,Mo_(2)S_(3)硫化物层厚度增加,腐蚀不断加剧。

超超临界汽轮机组汽流力对振动影响的分析及试验研究

针对某型1000 MW超超临界汽轮机组1号轴承不稳定振动现象,通过试验观察主汽温偏差、汽缸偏移量、轴心位置等与振动波动之间的关联性。建立了汽流力计算模型,研究了不同工况下汽流力及其影响因素。结果表明:高压缸两侧主汽温偏差导致汽轮机级内周向做功不均匀,产生非均衡汽流力;主汽温偏差还会导致汽缸与转子产生偏移,进一步增大汽流力;主汽温偏差越大,汽流力越大;汽流力作用到转子上,改变了轴承载荷,引发不稳定振动;调节主汽温偏差可以消除机组不稳定振动。

某1000MW超超临界二次再热机组ATT跳闸原因分析及措施

某1000MW超超临界二次再热机组在进行阀门活动性试验(ATT)时,控制(EH)油压异常下降,随后汽轮机所有调节阀全关,触发了发电机逆功率保护,导致机组跳闸.基于油动机工作原理和数字式电液调节系统(DEH)逻辑中存在的调节阀防卡涩逻辑对该机组跳闸事件原因进行分析,并且提出处理建议及后续的防范措施.结果表明:通过严格控制EH油油质、优化试验流程、加强逻辑组态检查,可以有效避免ATT导致汽轮机跳闸.研究结果对同类型发电机组的调试及运行具有一定的参考意义.

USC机组耐热钢P92焊接接头力学性能

通过冲击试验和硬度试验并结合扫描电镜观察,研究热处理前后P92钢焊接接头的韧性和硬度变化,结果表明:P92钢焊态接头韧性较差、硬度较高,经过焊后热处理后焊接接头的冲击韧性明显提高、硬度显著下降。焊后热处理能够明显改善P92钢焊接接头的性能,而较大的焊接热输入是导致P92钢焊接接头性能差的主要原因。

不同参数高效超超临界机组经济性分析及建议

本文根据目前大量已投运二次再热机组运行经验,结合某660MW项目高效一次再热和二次再热不同的高效超超临界参数,结合对应的汽机热平衡图参数,通过对THA、80%THA、60%THA三个运行负荷进行了相关的机组经济性参数的计算和对比,通过分析提出了在选择一次再热或二次再热参数上的一些建议和结论。

P92钢接头Ⅳ型开裂蠕变孔洞临界值的分析及应用

【目的】分析P92管道接头热影响区发生Ⅳ型开裂的蠕变孔洞临界值的影响因素,得到蠕变孔洞临界值计算方法,为评估接头开裂风险提供依据。【方法】收集服役后发生Ⅳ型开裂的P92接头,在未开裂处取样进行610℃下不同应力条件的高温持久蠕变试验,然后使用光学显微镜、电子显微镜观察服役开裂接头和持久断裂接头热影响区的蠕变孔洞分布形貌,并借助图像分析软件测量蠕变孔洞的面积分数,同时使用硬度仪测试热影响区软化情况,最后综合测试结果分析细晶区软化程度和接头应力水平对蠕变孔洞临界值的影响,并拟合应力、显微硬度、孔洞临界值三者之间的函数关系。【结果】研究发现,P92钢接头细晶区相比于接头其它区域软化速度更快,但软化作用并非其发生Ⅳ型开裂的必要条件,当应力水平较高时,细晶区没有发生明显软化时就可以触发蠕变开裂;得到接头轴向应力水平、蠕变孔洞面积分数临界值和显微硬度的函数关系式。【结论】引起Ⅳ型开裂的蠕变孔洞面积分数临界值与相对应力水平(轴向应力与硬度的比值)有关,相对应力水平越高,蠕变孔洞临界值越小,接头安全性就越低;通过测量接头细晶热影响区的蠕变孔洞面积分数和显微硬度,可以估算开裂接头的轴向应力水平,也可以评估在役未开裂接头的Ⅳ型开裂风险。

燃用高硫煤锅炉空预器选型分析

为有效解决2×660MW燃用高硫煤超超临界机组空预器堵塞问题,研究了回转式空预器和管式空预器特性,分析了机组特点,提出了回转式空预器和管式空预器两级换热器串联方案,并探究了该方案对机组锅炉效率的影响。研究表明,相比于常规回转式空预器方案,采用回转式空预器和管式空预器两级换热器串联方案时,回转式空预器的出口排烟温度高于烟气酸露点,有效解决了机组空预器腐蚀堵塞问题,同时在保证设备安全下使锅炉效率提高1%。

基于Q学习的超超临界机组协调系统模型预测控制研究

超超临界机组具有多输入多输出、非线性严重、耦合强、时滞大的特点,其控制系统的设计要求是在保证系统稳定运行的同时,最大限度地提高机组的热效率和功率输出、快速准确地调节机组负荷、确保机组主蒸汽压力和温度在允许范围。通过调整系统模型以及阶段成本,进而获取最优策略。选取强化学习中的Q学习方法。将参数化模型预测控制作为Q学习中的一种新型函数逼近器,通过调整模型预测控制的参数来获取近似最优闭环控制策略以及最优的值函数。将该方法应用到1 GW超超临界锅炉汽轮机协调系统的控制中。在升负荷以及小范围升负荷变化情况下进行仿真。仿真结果表明,与传统模型预测控制方法对比,该方法可以在满足约束的情况下使系统输出值更加准确地到达设定值。

偏置量影响的超超临界汽轮机转子密封动力特性

超超临界汽轮机运行时不平衡的汽流冲击力会引发汽流激振,以某1000MW汽轮机超高压缸隔板迷宫密封为研究对象,采用改进的涡动方程控制转子实现多频涡动,分析了不同偏置量对密封动力特性的影响。结果表明:直接刚度k_(yy)随涡动频率的增加而增加,直接阻尼c_(yy)在30Hz以前先降低后不变。随着压比的增加,有效阻尼增大,转子的稳定性提高。各偏置量下直接刚度k_(yy)朝着正方向增大,c_(yy)随频率的增加先大幅度减小最后近似不变,偏置量引起的密封气动特性变化在高压区域较强。

基于LSTM神经网络算法的超超临界机组负荷优化分配

目前研究的超超临界机组负荷优化分配方法成本较高,分配时间过长,导致节能效果不佳。为此,该文基于LSTM神经网络算法研究了一种新的超超临界机组负荷优化分配方法。利用LSTM中的记忆块、遗忘门、输入门、输出门和记忆单元,实现对递归神经网络的简单处理,建立目标函数,采用正平衡法和反平衡法计算电荷吸收效率,确定超超临界机组负荷优化分配数学模型。针对单元制机组模型和母管制机组模型在忘记阶段、选择记忆阶段与输出阶段进行优化,反复迭代,得到迭代最大次数后停止运行,输出优化结果。实验结果表明,与传统优化方法相比,所设计超超临界机组负荷优化分配方法可将成本降低50%以上,1000 MW内负荷分配时间低于10 min。

超超临界机组再热热段疏水管弯头断裂失效分析

为了研究再热热段疏水管弯头断裂的原因,以某火力发电厂1000 MW超超临界机组B侧再热热段疏水管为研究对象,对弯头断裂处及附近位置进行了宏观形貌、金相组织、硬度以及力学性能进行了试验分析,疏水管材质为P92,规格为38.1mm×5mm,工作温度603℃,工作压力4.79 MPa。结果表明:一方面,疏水管温度存在反复变化情况,管壁的膨胀与收缩受到一定程度的约束从而产生热应力循环,疏水管弯头产生疲劳损伤,出现热疲劳裂纹;另一方面,弯头外壁存在凹坑,凹坑处易产生裂纹,同时,弯头位置硬度值超过标准上限,使得弯头抗形变能力降低,在排出凝结水过程中,机组负荷变化和排出凝结水的间歇性致使介质流速发生变化,弯头处振动明显,致使弯头处裂纹进一步发展直至出现断裂。

超超临界机组耐热钢焊接技术进展

过去的二十年是中国超超临界机组建设高峰期,电站焊接技术的创新与进步有力地保障了中国超超临界机组的顺利投产和长期稳定运行。该文综述了超超临界机组铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢的焊接性及焊接工艺,阐明了主干标准修订依据,指出了焊接材料及焊接热处理技术的发展现状。重点介绍了超超临界机组用新钢种G115的焊接,大厚壁管道窄间隙自动焊的应用、焊接接头微创评价技术、电站焊接数字化技术等新材料、新工艺和新技术。最后展望了在碳达峰、碳中和国家政策下,中国超超临界火电机组焊接技术的发展方向、机组深度调峰下焊接部件安全稳定运行所面临的挑战及对策。

1000 MW超超临界机组精处理系统改造及智能化升级

某电厂2×1000 MW超超临界机组锅炉给水采用加氧处理(OT),利用西安热工研究院“火电厂高速混床运行性能诊断及优化专家系统”对精处理高速混床和再生系统进行诊断,发现运行末期泄漏离子、再生系统缺乏智能监控装置及再生酸碱用量大等问题。应用树脂输送图像智能识别及控制仪(IRIC)和双层多孔板布水装置改造后,树脂体外再生过程实现了智能控制,树脂输送终点识别准确率100%;高速混床平均周期制水量增幅108%,出水Na^(+)和Cl^(-)含量均优于《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T 12145—2016)要求,经济效益和安全效益显著。

超超临界机组液控蝶阀液压油站联锁控制回路优化

某2×1050 MW超超临界机组循环水液控蝶阀液压油站频繁发生因定值偏移造成的油泵误启停事故,对此进行液压原理分析和电气原理分析,明确存在的问题,并且提出联锁控制回路优化措施。通过优化,解决了超超临界机组液控蝶阀液压油站油泵误启停问题。

660MW超超临界循环流化床机组主厂房布置研究

作为一种先进的低碳发电技术,超超临界循环流化床机组具有广阔的市场前景。本文结合某660 MW超超临界循环流化床机组工程实际对主厂房布置进行研究。通过对方案1(三列式前煤仓)和方案2(四列式前煤仓)进行技术比较,推荐采用方案1作为主厂房布置方案。推荐的主厂房布置方案采取了除氧间、煤仓间合并布置的方式,降低了主厂房的占地面积和容积,减少了4大管道的投资,在工程设计上是经济可行的,为大容量超超临界循环流化床机组主厂房布置提供了参考。