火電機(jī)組負(fù)荷控制 第二章 單元機(jī)組的動態(tài)特性

第二章單元機(jī)組的動態(tài)特性《火電機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》NCEPUNCEPU單元機(jī)組工藝流程單元機(jī)組動態(tài)特性分析單元機(jī)組被控對象是本質(zhì)非線性的，具有分布參數(shù)和時變特性。機(jī)組動態(tài)特性除了受其內(nèi)在的物理結(jié)構(gòu)屬性影響以外，還與機(jī)組的運(yùn)行方式、運(yùn)行工況、外部環(huán)境等因素有關(guān)。因此，目前還難以得到對單元機(jī)組動態(tài)特性的精確描述，只有通過合理簡化與近似處理，結(jié)合機(jī)理分析與試驗(yàn)建模這兩種方法，才能夠建立起滿足一定精度要求、反映機(jī)組主要動態(tài)特征的數(shù)學(xué)模型。單元機(jī)組數(shù)學(xué)模型將單元機(jī)組劃分為爐、鍋、機(jī)三大部分。把整個機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換與傳熱過程劃分為爐內(nèi)燃燒與傳熱、管道傳遞、汽輪機(jī)做功三段過程。在此基礎(chǔ)上列寫各段過程的物質(zhì)平衡、能量平衡和動量平衡方程式。單元機(jī)組能量傳遞簡化流程2～HPLPBPTμPDNV1FDQDDDT3爐內(nèi)燃燒與傳熱過程管道傳熱過程汽輪機(jī)做功過程參數(shù)列表參數(shù)描述B進(jìn)入爐膛的燃料量V進(jìn)入爐膛的總風(fēng)量F鍋爐燃燒強(qiáng)度DQ鍋爐受熱面總有效吸熱量DD進(jìn)入蒸汽管道的蒸汽流量PD蒸汽管道入口的蒸汽壓力（汽包壓力）DT進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量PT蒸汽管道出口壓力（機(jī)前壓力）μ汽輪機(jī)主蒸汽調(diào)節(jié)閥開度N功率輸出1-爐內(nèi)燃燒與傳熱過程爐內(nèi)燃燒與傳熱過程可表示為具有純時延的慣性環(huán)節(jié)：當(dāng)采用直吹式制粉系統(tǒng)時，應(yīng)在燃料量之前增加描述制粉系統(tǒng)的環(huán)節(jié)：1-爐內(nèi)燃燒與傳熱過程把鍋爐和蒸汽管道的蓄熱能力分開，可得鍋爐的蓄熱量為：2-管道傳熱過程將主蒸汽管道看作集總參數(shù)系統(tǒng)，其蓄熱量可以表示為：蒸汽管道兩端的壓力降與管道蒸汽流量之間的關(guān)系為：2-管道傳熱過程

機(jī)前壓力PT與汽輪機(jī)進(jìn)汽量DT之間有以下關(guān)系：定義主蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度為：得到：3-汽輪機(jī)做功過程有中間再熱時，汽輪機(jī)的輸出功率為高壓缸輸出功率NH和中、低壓缸輸出功率NL兩部分之和：其中：鍋爐—汽輪機(jī)系統(tǒng)動態(tài)特性結(jié)構(gòu)框圖μTNμBDQPTDTPDDD1、爐內(nèi)燃燒與傳熱過程4、管道壓力降與管道蒸汽流量的關(guān)系2、鍋爐蓄熱量5、主汽流量與調(diào)門開度及主氣壓力的關(guān)系3、蒸汽管道蓄熱量6、汽輪機(jī)做功過程單元機(jī)組動態(tài)模型的簡化形式把鍋爐和主蒸汽管道看作一個集中的蓄熱容積，則有：蒸汽管道兩端的壓力降與進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量之間的關(guān)系為：鍋爐—汽輪機(jī)系統(tǒng)動態(tài)特性簡化結(jié)構(gòu)框圖鍋爐—汽輪機(jī)系統(tǒng)模型的線性化如前所述：在某一平衡工況對上述過程進(jìn)行線性化處理：式中：為蒸汽流動的阻力系數(shù)。鍋爐—汽輪機(jī)系統(tǒng)模型的線性化以鍋爐側(cè)燃燒率擾動（內(nèi)擾）ΔDQ和汽機(jī)側(cè)主蒸汽調(diào)節(jié)閥擾動（外擾）Δμ為自變量，以機(jī)前壓力的變化量ΔPT和主蒸汽流量的變化量ΔDT為因變量，將上述各式聯(lián)立求解鍋爐—汽輪機(jī)系統(tǒng)模型的線性化①在內(nèi)擾情況下（Δμ=0時）：②在外擾情況下（ΔDQ=0時）：鍋爐—汽輪機(jī)系統(tǒng)模型的線性化綜合燃燒及汽輪機(jī)做功過程，可以得到：鍋爐—