Catastrophe Model of Steam Flow Excitation Vibration in Steam Turbine Governing Stage

汽流激振是影响大型汽轮机组安全运行的主要故障之一。根据突变理论、非线性振动理论以及流体动力学，从机理分析的角度出发，对汽轮机调节级在部分进汽下导致的汽流激振突变性能进行了定量分析。建立了部分进汽情况下调节级气流激振力模型，以及考虑汽流激振力的调节级非线性动力学模型，通过基于突变理论的推导，得到了调节级汽流激振的尖点突变流形和分岔集，确定了系统汽流激振突变的影响因子，讨论了振幅突变与影响因子的相关性，划分了系统工作的突变区域。最后，利用数值计算方法对汽流激振的幅值响应进行了分析，分析结果验证了基于突变理论的汽流激振突变分析方法的正确性。研究成果为汽轮机汽流激振突变性能的研究提供了一条新的途径。

On-line Failure Diagnostics for Steam Turbine Hydraulic Governing System

This paper presents an on-line failure diagnostic method for steam turbine hydraulic governing system. This method uses the estimated values of friction on sliding valves to calculuate the corresponding dead band. Under load rejection, the steam turbine's additional overspeed caused by these dead bands are studied through computer simulation. This on-line detection of dead bands can realize the failure detection of blockage fault of sliding valves.

Study on Valve Management of DEH for Steam Turbine

Valve management is one of the major functions of DEH for steam turbine. It has an important practical significance for the security and economy of the steam turbine. This paper starts from the valve configuration figure of the domestic-type 300 MW steam turbine, and then makes a simple comparison between the two types of valve governing modes. In order to realize the valve control, the structure of control system has been established, in which the roles of the mathematical functions are discussed. On the basis of the experiment of valve flow characteristic, this article carries out a quantitative study on the functions of the valve management and the parameter tuning method. Through a serious corrections, the sequence valve flow characteristic curve is obtained, which can provide significant guidance on the research of valve management of the similar steam turbines.

基于调峰工况的汽轮机调节级叶型优化设计

采用了遗传算法迭代优化理论对调节级的叶型进行NURBS曲线寻优,得到了基于调峰工况下的优化叶型,并数值研究了叶型优化前、后的调节级级内流场的流动形态、叶片载荷分布和叶栅内损失的发展规律。研究结果表明:叶型优化后,更大的动叶前缘直径能有效降低小容积流量时汽流攻角对流场的影响,更流畅的背弧和更薄的出口边能使调节级叶栅通道内端壁损失减少,二次流的影响区域变小,叶片的载荷增大,叶片表面的附面层厚度得到有效的抑制,叶型损失降低,流动效率有所提高。优化后叶栅不仅在调峰工况性能改善明显,而且在设计工况同样具有良好的性能。

基于遗传算法的汽轮机数字电液调节系统的参数辨识研究

调节系统性能的退化和故障的发生,首先表现在系统各个组成环节的参数的变化上,因此通过参数辨识可以实现汽轮机调节系统的性能预报、状态监测和故障诊断。文中在简要介绍遗传算法的基础上将其应用于汽轮机数字电液调节系统的参数辨识,给出了参数辨识的基本原理和数据处理方法。辨识结果表明,这种辨识算法具有计算速度快,精度高,程序通用性强等优点,通过合理选择误差函数,相对误差可以控制在1%以内,为汽轮机调节系统的参数辨识提供了一种有效的新方法,具有重要的工程使用价值。

超(超)临界汽轮机组滑压运行优化试验

主蒸汽压力、汽轮机高压缸效率、给水泵汽轮机(小机)进汽流量及给水泵焓升是机组滑压运行时影响汽轮机热耗率的4个主要因素。以超超临界1 000MW机组和超临界600MW机组为例对其进行计算分析,指出汽轮机高压缸效率随主蒸汽压力的变化特性是影响主蒸汽最佳滑压点的根本原因,并进行了不同汽轮机配汽方式的滑压运行优化试验验证。结果表明,节流配汽汽轮机在调节阀全开处出现最佳主蒸汽压力点;喷嘴配汽汽轮机高压缸效率与主蒸汽压力呈非线性关系,因此在汽轮机高压缸效率变化拐点处将出现最佳主蒸汽压力点;获得初步试验结果后,应在各主要机组负荷下进行负荷变动试验,确定最终的运行定滑压曲线。

基于遗传算法的汽轮机非线性调节系统的参数辨识研究

简要介绍了遗传算法应用于参数辨识的基本思想 ,并将其应用于汽轮机非线性调节系统的参数辨识。结果表明 :采用遗传算法可准确地辨识系统中死区、限幅等非线性发生部位和参数。辨识结果准确可靠 ,相对误差在 2 %以内 ;与传统的辨识方法相比 ,具有辨识精度高、收敛速度快的优点。结合计算机仿真 ,可以实现系统的性能预测、控制优化、状态监测与故障诊断。图 4表 5参

汽轮机调节系统模型仿真校核技术

汽轮机及其调节系统模型参数实测是电力系统建模的重要组成部分,仿真校核是保证模型参数正确性的关键。针对汽轮机及其调节系统模型参数仿真校核中存在的问题和难点,研究了其解决方法并开发了一套基于该解决方法的汽轮机及其调节系统模型参数仿真校核的软件。软件能够根据实际汽轮机及其调节系统的特性调整模型实现仿真,并且能够根据仿真和实际结果自动计算校核指标。软件能够减少使用者的工作量同时保证校核精度。

工业汽轮机交流伺服调节系统设计与仿真

为了解决小型工业汽轮机组调节、控制系统设备简陋,动态响应和稳态精确度差的问题,提出了一种采用交流伺服电机的自动调节系统。在对调节系统部件特性数据分析的基础上,应用机理分析法,建立了工业汽轮机交流伺服调节系统的数学模型,并利用Matlab(Simulink)进行了动态仿真,对PID的增益和时间常数进行了优化。结果表明,采用交流伺服电机作为执行器和数字PID控制策略的调节系统比传统的机械式调节系统具有更优良的动态和稳态性能指标,推进了工业汽轮机交流伺服调节系统的研究。

Prony算法在汽轮机调节系统参数辨识中的应用

在动态频率异常和频率不稳定性研究中,建立原动机及其调节系统准确的数学模型是极其重要的。原动机调节系统模型建立应借助于辨识建模。基于这种考虑,针对汽轮机调节系统,提出一种基于Prony算法的参数辨识方法,利用Prony算法辨识系统传递函数原理,通过对系统特征根和留数进行分析以达到对汽轮机调节系统进行参数辨识的目的。利用该方法编制了程序,并将其应用于所建调节系统模型中,在Matlab及其Simulink中进行了仿真分析。辨识结果表明,这种辨识算法具有计算速度快、辨识精度高、程序通用性强等优点,为汽轮机调节系统的参数辨识提供了一种有效的方法。

汽轮机调节系统阀杆卡涩故障在线检测方法

鉴于汽轮机调节系统主汽阀的阀杆卡涩对汽轮机的安全运行有着重大的影响 ,目前报道的日本三菱公司提出的阀杆卡涩监测方法存在着灵敏度不高、误判等缺点。该文给出了一种新的阀杆卡涩的辨识方法。新的辨识方法以国产60 0MW汽轮机调节系统为研究对象 ,研究了其调节阀的受力特点 ,分析了其受力方程 ,并根据理论分析和仿真研究 ,找出了各变量之间的关系。在上述研究的基础上 ,该文对阀杆的力平衡方程在Hibbert空间进行了正交分解 ,得出了阀杆卡涩的辨识算法 ,并结合实际情况给出了在线检测干摩擦力的快速算法 ,研制出了基于此算法的快速检测仪。此仪器与作者以前提出的滑阀卡涩检测仪同时使用 ,可以实现更强大的功能 。

大型汽轮机顺序阀方式投运试验

大型汽轮机顺序阀方式投运时可能会出现诸多异常现象,它们的存在威胁着机组的安全运行。从3个方面扼要地总结了顺序阀方式投运时出现异常现象的原因,提出了在顺序阀方式正式投运前要进行顺序阀方式投运试验,该试验共包括6项子试验,都一一对此进行了详细阐述。应用实例表明,大型汽轮机顺序阀方式投运试验能提早暴露顺序阀投运过程中的众多问题,确保顺序阀方式投运过程的安全。

超临界汽轮机调节级叶片固体颗粒冲蚀特性的研究

建立了高温条件下氧化铁颗粒撞击12Cr材料的冲蚀模型,并将此模型与透平级三维气固两相流运动特性的数值计算相结合,计算和分析了一台超临界汽轮机调节级在设计工况下喷嘴与动叶表面上的冲蚀量分布。计算结果表明,喷嘴压力面接近出口边缘的区域以及动叶压力面中后部区域是最容易受到固体颗粒冲蚀的部位,并且动叶易受冲蚀部位最大冲蚀量约为喷嘴易受冲蚀部位最大冲蚀量的1.5倍。

新型汽轮机调节汽阀流量特性曲线优化方法

针对数字电液控制系统(DEH)流量分配函数和调节汽阀流量特性曲线预设值偏离实际工况的问题,利用流量和热双平衡法得到准确的主蒸汽流量,并采用流量-背压修正函数对调节汽阀总开度指令进行修正,得到优化后的流量分配函数和调节汽阀开度-流量特性曲线。将优化前、后的特性曲线进行对比,并将优化后的特性曲线用于DEH,同时投入自动发电控制(AGC)功能。应用结果表明:优化后的调节汽阀总开度-主蒸汽流量特性曲线的线性度优于优化前,消除了原特性曲线拐点;在增、减负荷过程中汽轮机主控指令曲线、负荷指令曲线与实际曲线较吻合,且在调节汽阀开启过程中机组负荷、主蒸汽流量等主要参数基本无波动,控制平稳。因此,该优化方法有效、可行。

一次调频与动态稳定协调优化

汽轮机调速系统参数设置过于追求一次调频性能会引发电网的低频功率振荡现象,通过调节调速系统参数可实现一次调频性能与动态稳定性的协调优化。运用稳定裕度和上升时间的倒数形成系统动态稳定性与一次调频的综合评价指标,在设置合理参数范围的情况下,引入基于P系统的粒子群优化(P-PSO)算法求取最佳评价指标,实现对汽轮机数字电液控制系统的参数优化。时域仿真结果表明,经过协调优化的数字电液控制系统参数既可以保证一次调频性能,又能够确保电力系统动态稳定性。

凝结水泵的最佳调节方案分析

为研究变频调速技术在200MW凝汽机组凝结水泵调节中应用的节能效果,分别按照由机组承担的负荷、除氧器运行方式及调节形式形成的6个方案进行计算分析。首先,由管路性能曲线和泵特性曲线取得各工况点的流量、扬程和效率,椐此并利用电动机和变频器的效率等获得凝结水泵消耗的电功率和全年运行时间段的耗电量,最后可有进行方案比较分析的年费用值。在各方案中采用变频调速方式相对于节流调节方式耗电量要小;调峰负荷下的各种方案要比对应基本负荷的情况耗电量和年费用小;调峰负荷时除氧器滑压运行方式下的变频调速方案是最经济方案。结果表明,虽然凝结水泵的变速调节方式初投资较高,但在各运行工况特别是启停和非设计工况节能潜力巨大,可延长设备寿命,有较强的经济效益,推广应用性强。

工业汽轮机调节系统动态特性的数学模型及仿真

研究了工业汽轮机数字电液调节系统的动态特性。首先建立了数字电液调节系统动态特性的数学模型,确定了PID控制器的增益和时间常数的取值范围,然后利用Matlab(Simulink)进行了动态仿真。结果表明,该系统提高了动态响应和稳态精度。

基于相关分析的汽轮机调节系统参数辨识研究

参数辨识是实现汽轮机的自适应控制和调节系统状态监测与故障诊断的重要手段之一。在简要介绍了相关辨识的基本原理之后 ,将其应用于汽轮机调节系统的参数辨识。数值仿真结果表明 ,相关辨识可以实现汽轮机调节系统的参数辨识 ,得到比较准确的系统组成环节的时间常数和参数。

汽轮机调节级变工况时焓降和反动度的计算

调节级焓降和反动度的计算是调节级变工况计算的基础和重要内容。介绍了汽轮机调节级变工况时焓降和反动度的计算方法,并以湖南某电厂N600-16.67-538/538-I型汽轮机为例,应用MATLAB语言编制计算软件进行了实例计算,根据计算结果绘制了调节级焓降和反动度的变化曲线。研究成果具有重要的理论意义和应用价值。

基于PSASP和Simulink的汽轮机调节系统建模与仿真校核

汽轮机调节系统模型是电力系统稳定分析的基础数据,模型的准确性决定了电力系统分析的可靠性,因此需要对所建立的汽轮机调节系统模型进行仿真、校核以确保建模质量。针对实际火电机组的汽轮机调节系统具有较为复杂的协调控制系统、导致难于通过专业的电力系统计算程序(如PSASP)实现建模、仿真及校核的问题,提出了一种基于Simulink和PSASP的联合建模方法,利用Simulink的灵活性和PSASP的专业性,实现对汽轮机调节系统的建模及仿真校核。模型仿真及校核的结果表明,该方法能够建立较为精确的模型并满足仿真校核的要求。