联合循环中蒸汽系统建模的通用性和精细性
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燃气–蒸汽联合循环机组控制系统与性能监测诊断系统的数据交互胡海航;万祥;王冠乔【摘要】以“E”级燃气–蒸汽联合循环供热机组为研究对象,在“DCS + Mark VIe”的控制模式基础上,利用OC6000e平台开发了该机组的性能监测诊断系统。
文中对“DCS + Mark VIe”的控制系统的控制模式、系统结构,特别是其与性能监测诊断系统的数据交互方式进行了详尽的分析。
【期刊名称】《电力与能源进展》【年(卷),期】2017(005)005【总页数】7页(P99-105)【关键词】联合循环;控制系统;数据交互;性能监测诊断【作者】胡海航;万祥;王冠乔【作者单位】[1]华电浙江龙游热电有限公司,浙江龙游;;[2]武汉大学动力与机械学院,湖北武汉;;[2]武汉大学动力与机械学院,湖北武汉【正文语种】中文【中图分类】TP2燃气–蒸汽联合循环由于发电效率高,排放低,启动灵活快速,逐步受到世界各国的重视[1]。
随着我国联合循环机组装机容量及所占比率的逐步攀升,如何充分发挥其优势,保持机组在最佳状态下运行,成为亟需研究分析的重要课题。
性能监测与诊断系统现已广泛应用于燃煤机组,并在实际应用中得到了普遍认可。
因此,将燃煤机组的性能监测诊断系统的技术移植到联合循环机组上,必然会对联合循环机组的运行起到重要作用。
由于联合循环机组的控制系统是由燃气轮机的Mark VIe [2]、蒸汽轮机的DCS和辅助设备的PLC控制系统组成,性能监测诊断系统与它们的数据交互方式较为复杂,同时,这些系统的数据还将和SIS系统、MIS系统共享,因此如何构建一个完整、可靠、有效的数据信息体系极为重要。
所开发的性能监测诊断系统所针对的“E级燃气–蒸汽联合循环供热机组主要包括两台125 MW的PG9171E型燃气轮机,两台181.4 t/h的双压余热锅炉,一台125 MW的LCZ125型双压,双缸抽凝式汽轮机及一台20 MW的LB19型背压式蒸汽轮机。
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2023年第19期·19·文章编号:2095-6835(2023)19-0019-03燃气-蒸汽联合循环机组T-S 模型研究与分析陈玉良1,张雨蓉1,王沛沛2,王全康2,王冉冉2(1.国电双维内蒙古上海庙能源有限公司,内蒙古鄂尔多斯016200;2.国能智深控制技术有限公司,北京102209)摘要:针对燃气轮机内部结构复杂,非线性和耦合性强,选用数据驱动的T-S 模糊辨识建模方法,在参考了理论和实验的基础上,将燃气轮机简化为两输入两输出的模型。
基于T-S 模糊辨识的原理,使用兼具结果修正和递推方式的最小二乘法来辨识模型参数,获得了具备模糊语句的线性规则表达的数学模型,最后通过实验验证了模型的有效性和通用性。
关键词:燃气-蒸汽联合循环机组;燃气轮机;T-S 模型;参数辨识中图分类号:TM611.31文献标志码:ADOI :10.15913/ki.kjycx.2023.19.006燃气-蒸汽联合循环机组属于火力发电,不同于传统的燃煤机组,联合循环机组的燃烧系统由燃气轮机完成,燃气轮机包括压气机、燃烧室、透平3个部分,燃烧产生的上千摄氏度的烟气,推动透平做功,带动燃机联轴发电机;做功后的排气仍具有较高温度,参与到余热锅炉的烟气系统,加热余热锅炉汽包中的水成为蒸汽,蒸汽再通过汽轮机带动电机发电,这种结合了燃气轮机的布雷顿循环和蒸汽轮机中蒸汽的朗肯循环,使得联合循环效率高于传统的燃煤机组[1-2]。
本文为了验证所建燃气轮机模型的泛化能力,将它与动态矩阵预测控制相结合,并应用在输出预测控制策略上。
主要分为动态矩阵预测控制的原理介绍和输入输出数据之间传递函数的辨识,通过多模型预测控制将非线性预测控制转化为线性预测控制,最后通过实验结果验证了T-S 模糊模型的有效性和通用性。
1燃气-蒸汽联合循环机组T-S 模型建立燃气轮机是机组中最关键的部分,燃气轮机的运行效果影响着整个机组的出力与效率。
燃气蒸汽联合循环的技术探讨发表时间:2018-04-17T10:55:05.313Z 来源:《电力设备》2017年第33期作者:周磊[导读] 摘要:随着我国经济的快速发展,在煤炭、石油等一系列不可再生资源被深度利用之后,能源危机将会逐步加人影响,节能与绿色已经成为当前的发展主题,也是各行各业的发展新理念新要求。
(大唐苏州热电有限责任公司江苏苏州 215214)摘要:随着我国经济的快速发展,在煤炭、石油等一系列不可再生资源被深度利用之后,能源危机将会逐步加人影响,节能与绿色已经成为当前的发展主题,也是各行各业的发展新理念新要求。
在这种新形势下,燃气一蒸汽联合循环发电技术得到一定程度的重视,因此,需要不断促进燃气一蒸汽联合循环技术的深度发展,才能发挥这种联合循环发电模式的良好经济效益。
本文,首先对燃气一蒸汽联合循环及其发展现状进行了简要概述,并详细探讨了燃气蒸汽联合循环的技术,旨在实现将放散的煤气全部回收进行发电,解决当前的能源浪费和环境污染问题。
关键词:燃气蒸汽联合循环;技术探讨随着我国经济的快速发展,不断提高发电效率和降低各种污染物的排放是以煤炭为燃料的发电技术面临的极其紧迫的课题。
在当代社会中,能源、环境危机的不断加剧,促使清洁能源发电技术快速发展起来,而燃气一蒸汽联合循环发电系统作为清洁能源发电技术的一种,也得到了快速的发展。
1 燃气一蒸汽联合循环简介所谓的燃气一蒸汽联合循环,其实质就是将燃气轮机和蒸汽轮机通过合理方式有效地组合成为一个整体,共同在发电生产环节中发挥作用。
通过将两者进行组合,可以实现取长补短的目的,通过两者的有点强化发电生产的效率和质量,提升企业的经济效益,降低对各类资源的消耗,实现绿色环保的发展目标。
想要对燃气一蒸汽联合循环进行深入分析,可以从以下几个方面进行:一是发电效率。
发电效率和经济效益是直接挂钩的,经济效益又存在多方而的影响因素,比如发电成本、发电速率等。
通过燃气一蒸汽联合循环,可以有效提升发电的效率,提高各类资源的使用率,增人发电速率,进而实现企业经济效益的提升。
燃气-蒸汽联合循环机组的实时数字仿真建模蒋松含;李中豪;张沛超;郭强;张建新【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2015(043)020【摘要】为了弥补国内对燃气-蒸汽联合循环电厂(Combined Cycle Power Plant, CCPP)中机组动态模型研究的不足,解决常用的电力系统仿真软件不提供CCPP仿真模型的问题,针对国内9F级重型CCPP机组所具有的不补燃余热锅炉、单轴型结构、滑压运行等特点,研究并建立了CCPP机组的实时数字仿真模型.首先在Matlab/Simulink环境下建立了非实时数字仿真模型,然后将其转换为C语言代码,并利用CBuilder工具将其封装为可以实时运行的仿真模型.最后,在RTDS上对模型进行了仿真测试,并与现场实测结果进行了对比验证.仿真结果表明,所建立的CCPP机组模型在计算效率和模型精确性等方面均能满足电力系统的实时仿真要求.%At present, there is very limited research on dynamic modeling of gas-steam combined cycle power plant (CCPP) units domestically, and the commonly used power system simulation software still lack CCPP models, to build a CCPP units model based on the characteristics of the domestic9F heavy duty CCPP units with unfired heat recovery steam generator, single shaft and sliding pressure control, a real time digital simulation model of CCPP units is established. Firstly a non-real-time digital simulation model is established in the Matlab/Simulink environment, and then the model is converted into C language code. Secondly by using CBuilder, C language code is encapsulated in a simulation model whichcan run in real time. Finally the model is tested on Real Time Digital Simulator (RTDS), and verified with the field test results, which demonstrates that the developed CCPP model can meet the real time simulation requirements of power system in terms of computation efficiency and model accuracy. This work is supported by the National Science and Technology Supporting Plan (No. 2013BAA01B04).【总页数】6页(P137-142)【作者】蒋松含;李中豪;张沛超;郭强;张建新【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海 200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海 200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海 200240;国网上海电力公司电力科学研究院,上海 200437;国网上海电力公司电力科学研究院,上海 200437【正文语种】中文【中图分类】TM743;TM611.3【相关文献】1.燃气-蒸汽联合循环机组建设节能高效数字化电厂 [J], 赖晓华2.某电厂联合循环机组燃气轮机系统的仿真建模 [J], 郑建涛3.单轴燃气-蒸汽联合循环机组蒸汽与燃气功率比在线计算方法 [J], 高建强;赵军友;范晓颖4.三级蒸汽喷射器在燃气-蒸汽联合循环机组中的应用与分析 [J], 李瑞; 原洁5.F级燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉分段式蒸汽吹扫研究 [J], 罗宁因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
燃气-蒸汽联合循环机组性能分析研究摘要:从工程热力学出发,建立了大容量燃气-蒸汽联合循环机组热力学理论模型。
以此为基础,提出了运用线性小偏差法与机组运行数据相结合的方法研究联合循环机组特性。
并计算各参数变化对机组性能的影响系数,分析了机组性能与热力参数的依变关系,为联合循环机组出力和热效率的提高提供了理论依据。
关键词:燃气轮机;蒸汽轮机;联合循环机组燃气-蒸汽联合循环发电具有热效率高、三废排放少、占地面积小、水资源消耗少、运行维护方便、适于调峰等优点。
近年来,节能环保、低碳发展、PM2.5监测治理等问题受到社会广泛关注,大中城市投产了越来越多的供热联合循环机组,以缓解环境污染的问题。
本文以F级燃气-蒸汽联合循环机组为研究对象,通过运行试验和数学建模等方法得到了联合循环机组在各种运行模式下的供热能力及调峰性能,为电网和热网更好的协调调控提供了数据支撑。
一、联合循环机组的重要性燃气-蒸汽联合循环发电装置的主要设备由三大主要部分组成,即燃气轮发电机组、余热锅炉、蒸汽轮发电机组。
其中燃气轮机是联合循环中的关键部件,其性能对联合循环的热效率十分关键。
余热锅炉和蒸汽轮机所组成的蒸汽系统,其参数主要取决于燃气轮机的排气参数,受到燃机排气条件的限制,要使联合循环具有较高的效率,首先要在机组配置上达到最佳。
燃气-蒸汽联合循环电站的机组选型工作,首先要确定燃气轮机,在选定燃机的情况下,对蒸汽系统进行合理选择和优化,最大限度利用燃气轮机的排气余热,使蒸汽系统取得较高的效率,从而使整个电站的性能更好。
二、联合循环机组配置分析1、轴系布置联合循环装置的轴系布置可分为单轴和多轴联合循环。
单轴是指燃气轮机和汽轮机共同拖动一台发电机运行。
多轴是指燃气轮机和汽轮机分别拖动发电机运行。
单轴布置机组从工艺系统到厂房布置,都完全独立自成系统,控制简单、运行操作简单。
但是部分负荷效率大幅度下降,NOx 排放物大幅增加,适合于带基本负荷。
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald68联合循环机组蒸汽系统的经济性会因以下几个因素产生变动,即燃料、气温以及海拔。
因此,在对联合循环机组蒸汽系统进行优化和设计时需要从这几个因素出发。
在确定燃气轮机后,那么排气温度以及排气流量就是在进行联合循环机组蒸汽系统设计时需要考虑的重要参数。
一般说来,环境对燃气轮机性能的影响比较大,因此设计人员要从电站厂周围的环境状况出发,针对蒸汽流程配置以及参数实施优化设计,这样就会有利于联合循环机组的出力和效率。
1 燃气轮机及联合循环机组性能随海拔﹑气温等条件变化的规律笔者在对燃气轮机及联合循环机组性能随海拔﹑气温等条件变化的规律进行探索时,使用的是G E公司P G 9171E 型燃机。
研究规律见表1。
2 设计方案设计以及性能设计的方法在设计时,我们使用到的软件有:G T P r o 和G T M a st e r。
G T P r o的优点是:该软件的数据比较丰富,比如:各种型号的燃气轮机数据,因此非常有利于燃气轮机联合循环电站方案的设计。
此外,具备各式各样的模型,比如:完整的蒸汽轮机模型、各种类型的余热锅炉模型、先进的燃气轮机模型以及、冷却系统模型等。
GT Pro得出计算结果后,GT M a ste r就会根据原则性流程进行实际的转换,最终得到实际的设备。
3 联合循环机组蒸汽系统流程选择我们可以对蒸汽系统中余热锅炉以及汽轮机进行分类,主要的分类依据是汽水工值的压力等级,因此可以划分为3个方式,即:三压、双压以及单压。
我们可以使用再热方式,这样蒸汽循环的平均吸热温度就会得到提高。
使用频率最高的有三压、双压、单压、三压再热以及双压再热。
使用再热和多压可以有效的提高蒸汽循环的效率,但是存在的弊端是会让流程变得复杂。
当ηh× ηst的积最大时,就是我们的蒸汽参数优化目标。
其中,ηh表示余热锅炉的当量效率,而ηst则表示汽轮机的有效循环效率。
燃气蒸汽联合循环机组模型建立研究作者:李伟来源:《科技资讯》2013年第19期摘要:近年来,燃气蒸汽联合循环机组由于具有装机容量大、环境污染小、启停快捷以及能量利用率高等优点,因而在电力系统中的应用日益引起人们的重视。
本文利用Matlab/Simulink对某联合循环电站燃气轮机的控制系统进行模型组建,并对其全工况进行仿真分析,得出其仿真结果切实符合其实际物理过程,由此证明,该模型能够用来对燃气蒸汽联合循环机组进行研究。
关键词:燃气蒸汽循环机组研究中图分类号:TM611.31 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)07(a)-0086-02通常情况下,燃气—蒸汽联合循环机组由燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机三大部分构成,而目前最常见的燃气蒸汽联合循环机组是无补燃的余热锅炉型,在该系统中,燃气轮机处于主动的地位,余热锅炉则伴随燃气轮机的转动而运动。
同时,蒸汽轮机通常为尽可能地利用燃气余热,一般运行方式采取滑压式。
本文通过对型号为GEMS7001EA的燃气蒸汽联合循环机组的非线性状态空间方程加以分析,从动能与热能之间的互相转化及其控制等方面对建立燃气蒸汽联合循环机组模型进行研究。
1 联合循环机组燃气轮机的控制系统一般来说,联合循环机组燃气轮机控制系统主要包括转速及负荷控制、转子角加速度控制、透平温度控制和压气机入口导叶控制四大控制系统组成。
转速及负荷控制系统。
作为燃气轮机最基本的控制系统,负荷/轉速控制系统是指为方便对负荷加以调节,其转速控制在发电机并网运行时为有差控制,并且这时的转速控制器保持10~50之间的增益值和2%~10%的不等率。
此外,在燃机轮机实现并网运行的过程中,为了调整其负荷,通常首先对其转速基准进行调整,使其与实际转速之间产生一定量的差值,以便令输出燃料的基准值得到改变,最终实现负荷得以调整的效果。
当转速不等率去4%时,利用W/(Y+Z)这一传递函数,可得W=1/转速不等率=25;其中Y=0.05.Z=1。
燃气蒸汽联合循环的技术探讨作者:王政允来源:《城市建设理论研究》2014年第08期摘要:随着燃气发电技术的发展,基于燃气蒸汽联合循环的发电系统已成为我国发电行业的重要补充。
本文结合明斯克5号热电站工程的情况详细地介绍了燃气蒸汽联合循环发电系统的相关技术和发展现状。
关键词:热电厂;技术分析; 燃气蒸汽联合循环中图分类号:TU271.1 文献标识码: A引言随着清洁能源发电技术的不断发展和人们环保意识的日益增强,燃气发电技术得到了快速的发展。
常规简单循环的燃气发电系统主要包括压气机、燃烧室和透平膨胀机三个部分,其基本原理是:空气经过压气机压缩到一定的气压后,进入燃烧室与喷入的燃料混合燃烧,形成高温燃气后进入透平膨胀机做功,推动透平转子带着压气机一起旋转,并带动发电机做功,输出电能。
燃气轮机的尾气往往具有较高的温度,如果直接排入大气,就会造成很大的热能损失,降低了机组的热效率。
针对此问题,基于余热利用的燃气-蒸汽联合循环发电系统日益受到各个国家的重视。
典型的燃气-蒸汽联合循环发电系统的结构示意图如图1所示。
图1 燃气蒸汽联合循环发电系统的结构简图一、工程概况明斯克5号热电站厂址位于白俄罗斯明斯克州明斯克市普哈维奇区,在明斯克市东南方,据其远景发展区25公里。
目前的厂址地形是在明斯克5号热电站建设过程中形成的,地表平坦,有从172.6米到174.6米(当地老厂高程)的土地标高差。
明斯克5号热电站最初是作为明斯克市的热源设计的,属热电联产。
设计是按安装4套热电联产机组(总电功率为100万千瓦)考虑的。
由于90年代在明斯克市对热的供需急剧下降,在明斯克5号热电站已不适宜再建设热电联产机组。
二、全厂布置(一)、厂区总平面布置方案明斯克五号热电站目前已有1套330MW冷凝机组在运行,厂区采用三列式布置,由北向南依次为配电装置、主厂房、补给水处理设施。
主厂房固定端朝东,扩建端朝西,汽机房朝北,锅炉房朝南。
天然气调压站在厂区东南部,油罐、运油铁路和供卸油设施在厂区的西北部,既有机组的检修铁路和运输油品的铁路由扩建端进入厂区。