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330 MW机组锅炉的两类模块化模型 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|意甲直播cctv5 / 13-09-26

    电站机组正向着大型化和复杂化方向发展,应用传统方法对电站机组进行研究很难满足其时间和精度上的要求,随着科学技术的飞速进步,应用计算机对电站机组进行模拟分析、优化设计已成为人们解决电站实际问题的一个十分重要的手段.美国电力研究所(EPRI)研制出了一种通用的、使用方便的、有效的电站机组的动态特性和运行分析的软件包MMS( Modu-lar Modelling System)即模块化建模系统. MMS问世后,在全世界得到了广泛的应用.1996年以前的MMS版本仅包括非实时模块,只适用于电站工程分析.在2004年,由重庆大学“211”项目引进的MMS最新版本中,它不但保持了MMS原有的风格,而且,还包括了适应于电站仿真培训的实时模块.为了研究MMS中新添加的实时模块的性能,以内蒙古达拉特旗发电厂330MW机组亚临界自然循环锅炉为研究对象,分别使用MMS实时和非实时模块建立了亚临界自然循环锅炉动态模型,对实时和非实时动态模型进行了研究比较。意甲直播cctv5生产销售生物质锅炉,生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料,同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
1、实时模块的性能特点
1.1MMS概述
    MMS主要用于电站工程分析、预测系统动态和稳态特性、诊断设备异常、培训电站运行人员等.MMS有以下主要优点:1)使用者可以从预先确定的电站部件模块库中选用模块,快速建立电站系统模型进行仿真运行,适用于快速建模.2)每个模块都包含了描述其特性的所有控制方程,模块具有很好的通用性,只要模块接口规范,相互连接,可以构成更大的仿真模型.3)模块可以通过调用动态链接库的计算子程序来执行模型稳态初始化的计算,这些计算被称为自动参数化,避免了模型初始化时重复、枯燥的手工计算.4)系统集成了图形建模、ACSL语言及MATLAB控制特性分析工具等,极大的方便了使用者.5)每个部件模块都进行了验证,提高了整体计算精度,能够保证以其构成的系统仿真模型具有很高的精度.6)可以通过在线帮助得知模块的功能信息.7)新添加了实时模块,使用者可以通过实时模块来建立电站培训仿真器模型.
1.2 MMS实时模块与非实时模块的区别
    文中所阐述的实时模块其实是超实时的,实际过程对象的变化受很多因素影响,为了能实时地仿真实际变化过程,用实时模块建立的模型,其响应速度必须比对象实际的过程要快才能达到与实际对象同步的效果.非实时模块由于受其算法的局限,不能达到实时的效果.
1.2.1压力一流量方程解算法的不同
  实时模块与非实时模块在压力一流量方程的解算方法上有很大的不同.下面结合流体的控制微分方程来说明,流过管道截面流体的控制微分方程为
1.2.2压力一流量方程解算的过程不同
    MMS非实时模块包含其所有控制方程的代码,而实时模块不是这样.实时模块是用代数方程解算器把流动方程和动量方程合起来解算.MMS实时模块给解算器提供信息,解算器需要计算通过模块的流量就把流量作为模块的人口端和出口端压力的函数.解算器使用这些信息来罗列一个完整的流体网络的方程组,信息的补充是通过边界条件模块来补充的,解算器解算方程组得到流体网络的压力和流量.编码一个MMS实时模块,需要知道通过压力一流量解算器的信息和压力一流量解算器输出的信息.压力一流量方程组是由在每一个内部节点流量总和为零的限制方程组成;在这里,一个内部节点被定义为一个无体积的点作为流体网络支流的连接点.支流的流量是每一个支流末端压力的函数,支流的流导系数和其它相关的流动参数是已知的,边界压力是已知的;未知的内部节点的压力可以得到,对于每一个内部节点,有一个方程和一个未知压力;非线性方程同时求解可得到所有内部节点的压力.所有内部节点的压力得到之后,通过每一个支流的流量就可以由压力来计算,方程组的求解采用的是变化的牛顿一拉费森法,对于每一次迭代,非线性方程被重新线性化并直接求解。
   非实时模块和实时模块之间的差别仅适用于那些模拟流体流动的模型,非实时模块仅通过比邻的模块传递和接受信息来计算压力和流量;实时模块给一个独立的解算器传递信息,解算器同时对一个流体网络各分支的压力和流量进行计算。意甲直播cctv5生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
1.3 MMS实时模块的类型
    1)外部节点(边界节点).外部节点代表压力已经给定的边界条件;模块是外部节点的例子是LEFTR(输入边界模块)和RIGHT(输出边界模块).
    2)内部节点,内部节点代表的是无体积点,这些点连接多重分支.内部节点的压力是未知的,内部节点的压力是通过流量解算器求得的.对于内部节点,压力一流量解算器使用的控制方程是一个代数方程,它代表流人节点总和的关系式为零;因此,对于每一个内部节点,有一个未知的压力和一个代数方程,模块是内部节点的例子是UJUNC(具有多个输入和输出的连接模块).
    3)I型阻力型模块.I型阻力型模块可以串联起来,因此,在2个节点之间,一个或更多的I型阻力型模块可以被相互连接形成支流,节点可以是外部节点也可以是内部节点;I型阻力型模块的实例是PIPE(管道模块).
    4)Ⅱ型阻力型模块,Ⅱ型阻力型模块也代表一个流动路径,但是它们的控制方程要求它们的入口和出口必须直接连接到一个节点上,这个节点可以是内部节点也可以是外部节点;换而言之,Ⅱ型阻力型模块不可以像I型阻力型模块那样串接.Ⅱ型阻力型模块的实例是TURBR(汽轮机反动级模块).
2仿真对象概述
    所建模仿真对象为内蒙古达拉特旗发电厂330MW发电机组锅炉,锅炉额定蒸发量为936.5 t/h,过热蒸汽压力为17.65 MPa,过热蒸汽温度为541℃,汽包压力为19.53 MPa.该锅炉型式为单汽包、单炉膛、亚临界参数、一次中间再热,自然循环水管式煤粉炉.使用东胜烟煤,锅炉采用旋流燃烧器,固态排渣,平衡通风.设计燃烧最低稳燃负荷35% MCR.
3、对象的仿真模型
    顶棚过热器与包墙过热器合并用一附加受热面代替.布置在尾部竖井烟道内的2个低温过热器采用一个对流受热面模块进行模拟,为了能更加清晰地对实时和非实时模型做比较分析,文中对实际系统做了很大的简化,简化后的仿真模型如图1所示,图2和图3分别为在MMS仿真环境下的非实时和实时模型连接图.
4、仿真试验及动态特性分析
笔者在做仿真试验时,非实时模型采用0.05s的时间步长,实时模型采用0.5 s的时间步长,实时模型为了达到实时的效果,采用了大时间步长,其精度要比非实时模型稍差一点,但其误差在允许范围之内,下面列出了在两种扰动状态下的非实时和实时模型的部分仿真结果.
4.1燃料量阶跃扰动-5。
    稳定运行100 s之后加入-5%燃料量阶跃扰动,主要响应的动态曲线如图4和图5所示,仿真试验时解除所有控制系统.
    如图4所示,由于换热量减小,在其它条件不变的情况下,产汽量必将减小,这样汽包的蒸汽比例降低,汽包压力将逐步减小并最终趋于稳定.对于实时模型其压力变化比较平缓,非实时模型和实时模型相比,其压力变化要剧烈一些,
    随着汽包压力和过热蒸汽压力的下降,过热蒸汽流量开始减少,随着压力逐渐趋于平衡,流量最后趋于稳定.从图上可以看出,实时模型流量的变化较平缓,非实时模型流量变化较剧烈,主要是由于非实时模型的压力变化较实时模型大一些.
4.2给水量阶跃扰动- 5%
    稳定运行100 s之后加入-5%给水阶跃扰动,主要响应的动态曲线如图6和图7所示,仿真试验时解除所有控制系统.
    由于给水量阶跃减少,在蒸发量不变的情况下,必然导致上升管出口蒸汽干度增大,汽包压力逐渐升高,最后趋于稳定,对于实时模型,其压力变化幅度较非实时模型要小一些,非实时模型压力变化大一些.
随着汽包压力和过热蒸汽压力的升高,过热蒸汽流量开始增加,随着压力逐渐趋于平衡,流量最后趋于稳定.对于实时模型过热蒸汽流量的变化要比非实时模型小一些,主要是由于实时模型的压力变化较非实时要小。
5、结论
  通过试验验证,实时模型和非实时模型都能够正确反映自然循环锅炉系统动态特性;实时模型采用10倍于非实时模型的时间步长,大大节省了计算量,还能保证其误差在允许范围之内,因而,实时模快可以有效地用于实时仿真,因此,可以利用实时模块建立培训仿真机模型进行更为精确和范围更广的电站培训仿真。

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