核电主蒸汽阀站中电磁先导阀的动态响应仿真研究

针对核电主蒸汽阀站中关键部件之一——大气释放阀前置隔离阀在实际工况中常出现响应超时的问题,采用数值仿真软件Fluent中的动网格以及用户自定义函数技术,对控制其启闭过程的电磁先导阀动态响应过程进行了研究。首先,研究了电磁先导阀中先导结构的动态响应过程以及阀杆的受力情况;然后,研究了电磁先导阀中主阀的动态响应过程以及主阀泄压时阀内的压力和速度分布情况;最后,综合两个动态过程,分析了电磁先导阀整阀的运动时间。研究结果表明,电磁先导阀的运动时间为8.5 ms,其中先导结构的运动时间占比较小,85%的时间集中在电磁先导阀主阀动作过程。该研究结果可对前置隔离阀响应时间的优化提供参考。

主蒸汽压力系统的基于预补偿自抗扰控制设计

火电机组主蒸汽压力系统为典型的大惯性过程,其控制策略的设计存在着响应速度慢、抗干扰能力不足的问题。为解决主蒸汽压力系统的上述控制难点,提出了一种基于预补偿自抗扰控制的优化设计方法,将控制量通过预补偿结构后再送入被控对象,从而对常规自抗扰控制结构进行改进。在介绍基于预补偿自抗扰控制结构的基础上,通过单一变量法分析各个参数对于控制效果的影响,从而给出了其参数整定的流程。仿真结果表明:所提方法的跟踪状态、抗干扰状态和包含跟踪以及抗干扰状态下的绝对误差积分指标分别占对比方法的52.38%、60.75%和57.88%,从而验证了所提方法在提升主蒸汽压力系统的跟踪和抗干扰能力方面的优势;通过蒙特卡洛实验验证了所提方法能够很好地应对系统的不确定性。

主蒸汽压力对汽轮机动态响应的影响研究

传统汽轮机模型将锅炉看作一无限大蓄热环节,并未考虑主蒸汽压力的变化,这使得主蒸汽流量仅为阀门开度的函数。然而,实际过程中主蒸汽压力会因锅炉蓄热状态以及汽轮机阀门开度变化会产生波动,并非处于恒定状态。因此若忽略主汽压影响,所建模型仿真精度将严重受限,本文在传统汽轮机模型基础上考虑主蒸汽压力变化因素,建立了更为精细的汽轮机模型,并通过仿真研究了主蒸汽压力对汽轮机动态响应的影响。

对冲燃烧锅炉两侧主蒸汽温度偏差的预测模型及问题诊断

近几年为控制发电成本和污染物排放,发电企业选择混煤掺烧和低氮燃烧器改造的方案,燃烧不稳定局部热传导变差等问题引起的受热面汽温偏差现象频发。分析了汽温偏差的理论影响因素,并基于某600 MW机组汽温偏差的实际问题,理论选择输入变量共56个,建立了PLS-GA-SVR的汽温偏差回归预测模型,分析了汽温偏差对主要输入参数的敏感度,筛选了影响汽温偏差的关键参数。计算结果表明:经过变量筛选可以在不影响回归效果的前提下大幅缩减模型的输入变量个数,10个变量输入的GA-SVR模型预测结果的均方根误差和可决系数分别为5.152和0.879,氧量和CD磨煤机的给煤量是影响汽温偏差最关键的参数。现场试验结果表明:磨煤机的煤粉分配不均是导致汽温偏差大的主要原因。

某600 MW机组主蒸汽管道热胀位移异常分析及处理

针对某600 MW机组主蒸汽管道热胀位移异常状况,采用载荷测试的方法获取实际吊点载荷,发现原有吊架设计载荷小于管道实际吊点力、不能够满足管道承载需求,导致管道向上热膨胀位移量不足。最终本着经济有效原则,通过更换一组恒力吊架及变更水平向限位结构型式的方法,有效解决该故障,有力保障管道的安全稳定运行,也为类故障的处理提供可供参考的经验。

核电机组主蒸汽安全阀阀瓣密封面堆焊层开裂原因分析及预防措施

某核电厂大修期间对VVP116VV安全阀进行解体检查,发现阀瓣密封表面堆焊层存在20多条裂纹缺陷。通过宏观检查、化学成分分析、金相检验、硬度测试、残余应力分析、扫描电镜断口分析及能谱分析等方法分析阀瓣密封面堆焊层开裂的原因。结果表明:阀瓣密封面堆焊层的Fe含量明显偏高,表明稀释率过大,这与堆焊工艺控制不当(焊接热输入过大、热处理控制不当)有关。焊接热输入过大引起堆焊层残余应力偏高是开裂的主要原因;层间温度控制不当及焊后热处理不充分可能是促成堆焊层开裂的因素。并根据开裂的原因分析结果给出了处理建议,可以为其他机组的同类问题提供参考。

基于模糊神经网络的火电厂锅炉主蒸汽温度控制方法

现行方法在火电厂锅炉主蒸汽温度控制中应用效果不理想,阶跃响应性能较差,而且超调量较高,因此本文提出基于模糊神经网络的火电厂锅炉主蒸汽温度控制方法。利用线性化分布参数建模方法建立火电厂锅炉主蒸汽温度参数数学模型,利用模糊神经网络进行锅炉主蒸汽温度误差补偿控制,实现基于模糊神经网络的火电厂锅炉主蒸汽温度控制。经试验证明,本文方法阶跃响应时间较短,超调量在1℃以内,在工业控制领域具有良好的应用前景。

某电厂主蒸汽管道三通焊缝裂纹原因分析及处理

在某电厂检修期间,按照制订的检测方案发现汽机侧主蒸汽管道Y形锻焊三通焊缝存在多处断续裂纹。文中介绍了综合检测情况及缺陷处理过程,同时结合运行工况及结构特点,对主蒸汽管道三通受力情况进行了有限元分析,阐述了裂纹产生的原因,并对主蒸汽管道三通结构及有缺陷焊缝、焊接及热处理工艺提出了优化建议,最终使问题得以解决,为同类型煅焊三通的检测及修复方案提供了参考。

基于阀门非线性补偿的亚临界机组主蒸汽温度控制

为保证火电机组的安全稳定运行,需维持主蒸汽温度处在正常范围内。利用减温水调节主蒸汽温度,若在设计控制方案时不考虑减温水调节阀的流量特性,会出现由于减温水调节阀的非线性特性导致控制品质下降。通过搭建某亚临界机组的主蒸汽温度超前区、惰性区和阀门对象仿真模型,研究了带有阀门非线性补偿的主蒸汽温度控制。通过采集阀门输入输出数据,拟合阀门流量特性曲线,设计了基于多项式拟合方法的阀门开度补偿器。仿真结果表明,此方法可在一定程度上克服阀门流量特性引起的非线性,使整个系统的控制效果更加快速和平稳,提升主蒸汽温度控制的品质。

基于一阶LADRC的锅炉主蒸汽温度控制策略

针对锅炉主蒸汽温度控制效果不佳的现象,首先建立了发电机组容量为300 MW的汽包锅炉主蒸汽温度模型,并将传统的PID串级控制应用其中,然后基于锅炉的主蒸汽温度特性,在原有的串级控制方案上进行了优化,设计了一种应用一阶线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection controller,简称LADRC)的串级控制方案。最后使用Matlab/Simulink仿真平台对两种控制方案进行实验仿真。结果表明,与传统的PID串级方案进行对比,应用一阶LADRC的串级控制方案,系统具有更快的响应能力并且超调量较低。当系统受到外界扰动时候,使用一阶LADRC串级控制方案系统仅经过一次震荡便达到稳定状态,具有更好的抗扰性。

垃圾发电厂主蒸汽调门LVDT振动的原因分析及处理

汽轮机调节系统经过长期的发展,数字式液压调节系统DEH已被广泛应用。DEH电液调节系统是发电厂实现自动化控制必不可少的组成部分,集计算机控制技术与液压控制技术于一体,充分体现了计算机的精确与操作的便利,以及使用高压抗燃油超强的动力,系统动作快速响应准确可靠。文章分析了上海浦发热电能源有限公司1号汽轮机启机后主蒸汽两侧调门LVDT(线性差动位移变送器)异常振动损坏及处理的情况,通过运行、热控手段和更换元件解决了实际问题。

主蒸汽管道组织球化后的安全性评定及其寿命评估

通过宏观检查、壁厚测定、无损检测、金相检验、硬度检测等方法对一根运行了约100000 h的主蒸汽管道进行了全面检验,结果发现该管道存在局部减薄和4级球化现象,最后通过强度校核和球化程度估算寿命法对该管道进行了综合评价,认为该管道可以继续使用,预测管道剩余寿命不超过148938 h。该结果可为使用单位运行人员提供参考。

主蒸汽压力和床温耦合系统的改进自抗扰控制设计

针对主蒸汽压力和床温耦合控制系统扰动抑制性能差、系统解耦复杂和参数整定困难的问题,提出一种耦合改进自抗扰控制(CIADRC)。首先,建立耦合系统近似积分串联模型,在此基础上构造耦合自抗扰控制;然后,在各前馈通道串联前馈补偿器,解决耦合系统大惯性、大时滞导致线性扩张状态观测器(LESO)信号不同步问题;同时,提出定量化参数整定公式,简化参数调节;最后,在主蒸汽压力和床温耦合系统中与PID、ADRC、模型辅助ADRC(MADRC)进行仿真对比。结果表明,提出的CIADRC在定值跟随、抗扰动上均具有明显的优势,且具有广阔的工程应用前景。

锅炉主蒸汽温度控制策略浅析

解析了主蒸汽温度控制系统内涵盖的调节对象特性,总结了新颖的锅炉主蒸汽温度控制系统的特点。在此策略下的主蒸汽温度控制系统,完全可以适应机组负荷静态下的全工况和动态下50%~100%范围及5%变化率的变负荷运行。

概率安全评价在主蒸汽隔离阀试验周期优化中的应用

定期试验是为了确保核电厂构筑物、系统和设备的可靠性和可用性而设定的一项重要活动,而过于频繁的定期试验反而有可能会降低核电厂的安全性,同时又加重核电厂不必要的负担。概率安全评价技术已经在核工业界得到了广泛的应用,概率论与确定论相结合的风险指引型技术可以用来优化核电厂的定期试验周期,在保障核电厂具备足够安全性的前提下,够优化核电厂资源配置,提高监管和核电运行效率。本文基于美国核管会(NRC)的一系列导则,对方家山核电厂主蒸汽隔离阀部分关闭定期试验周期优化进行分析。分析表明,方家山主蒸汽隔离阀部分关闭定期试验周期从1个月延长至3个月是可行的,并最终到国家核安全局的批准。

垃圾焚烧锅炉最佳适用主蒸汽参数的探讨

提高生活垃圾焚烧锅炉的主蒸汽参数可提高热力系统循环效率。本文基于朗肯循环、理论循环热效率讨论循环热效率与主蒸汽参数的关系,并探讨我国锅炉主蒸汽参数系列的确定,分析提高蒸汽压等级对锅炉运行管理的影响。循环热效率随蒸汽初压增大而提高,实际运行过程中,应充分考虑提高蒸汽压等级对汽水循环倍率、循环系统类型、汽包蓄热能力、锅炉压力部件材质、汽水质量等运行管理过程造成的影响。

基于改进等价输入干扰观测器的主蒸汽温度系统阶梯式动态矩阵控制

由于频繁而广泛的负荷变化引起的未知扰动以及对发电效率和运行安全的严格控制要求,主蒸汽温度的控制变得越来越具有挑战性。为此,针对高阶动态扰动响应迟滞的问题,提出一种以阶梯式动态矩阵控制算法(SDMC)为核心的抗干扰控制方案,从根本上解决了主蒸汽温度控制系统的大滞后、大惯性以及多扰动的问题。实例仿真表明,提出的改进等价输入扰动观测器(IEIDO)可实现对不可测扰动和未知模型动态的实时估计与补偿,而SDMC既能够保证主蒸汽温度控制系统的快速性和稳定性,又能够根据引入的可测扰动前馈补偿实现干扰的抑制。因此,所提出的方案可以保证机组运行的安全性、稳定性、经济性和灵活性,在电力行业有着广阔的应用前景。

基于改进差分进化算法的CFB锅炉主蒸汽压力建模

建立准确的主蒸汽压力数学模型对提升循环流化床(CFB)锅炉主蒸汽压力控制系统性能有着实际意义。受现场条件制约,近年来基于数据驱动的闭环建模已趋于实用化。针对模型参数辨识过程寻优速度和精度指标,提出一种引入两个权重系数的改进差分进化(IDE)算法。与传统差分进化算法相比,改进后的算法在模型参数辨识过程中的寻优速度和精度均有提升,辨识所得模型更加准确。该结果证明了改进后算法的稳定性。通过采集山西某电厂350 MW超临界CFB锅炉现场的实际运行数据并进行预处理,将燃料量和汽机阀门开度同时作为输入、主蒸汽压力作为输出,并利用IDE算法寻优得到主蒸汽压力的最佳模型参数。对比结果表明,模型有着更高的拟合度。该研究对350 MW超临界CFB锅炉主蒸汽压力优化控制有一定的指导意义。

基于数据驱动的汽轮机主蒸汽流量软测量

为提高主蒸汽流量的计算准确性,以汽水系统稳态工况下基于热量平衡和流量平衡计算的主蒸汽流量作为目标值,将模型输入参数限制在高压缸范围内,以此建立主蒸汽流量预测模型,借助高压缸内蒸汽的高流速带来的参数之间近乎零迟滞的特性,使得以稳态工况数据训练的模型可直接应用于非稳态工况,最后通过实例对所提方法进行验证。结果表明:所提软测量模型适用工况范围大,受其他因素干扰较少,实际案例验证了模型的准确性,具备工程实际应用价值。

利用LSTM的大型汽轮机主蒸汽流量测量

主蒸汽流量的准确测量对大型汽轮机的正常运行至关重要,传统测量方法工作量大且测量精度不高。为了提高主蒸汽流量的测量精度,以某600MW大型汽轮机为研究对象,提出一种基于长短期记忆神经网络(LSTM)的汽轮机主蒸汽流量测量模型,同时分析了调节级后压力的非正常波动对模型的影响。研究结果表明:LSTM模型能够实现主蒸汽流量的精确测量,平均百分比绝对误差(MAPE)为0.799%、均方根误差(RMSE)为15.132;调节级后压力在10%和1.2MPa范围内波动时,MAPE不大于1%、RMSE不大于20。LSTM模型具有较高的测量精度与较好的稳定性,研究结果对汽轮机主蒸汽流量测量具有一定参考价值。