船舶汽轮发电机组阀门独立控制与低频振荡

发布时间：2021-10-11 08:13

　　为提高船舶汽轮发电机组运行稳定性,在阐述汽轮机调速机理的基础上,建立了船舶汽轮发电机组及其调速系统的实用数学模型。在DEH调速方式下,提出了基于阀门独立控制的汽阀流量特性改良方法,分析了油动机死区、调节限幅等不理想因素在阀门传统控制环境下对机组长期稳定运行可能造成的危害,并从信号传递的角度阐明该特性可能导致机组受迫振荡的机理。利用PSCAD仿真软件,对比测试油动机非线性特性在传统阀门控制方式和阀门独立控制方式下的不同影响。仿真结果表明:采用阀门独立控制方式有利于机组抑制受迫低频振荡,更好地保障船舶电网运行安全。实测一台兆瓦级汽轮发电机组的调速实验转速波形,印证了相关分析及仿真结论。 

【文章来源】：海军工程大学学报. 2020,32(02)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

汽阀升程-流量特性

调节过程的性能指标如超调量、调节时间、稳态波动率等均与kp值密切相关。由图1(b)可以看出,各阀的不同升程区间都有不同的流量特性斜率。当需求流量在短时间大幅变化,若以传统预设开闭次序的方式进行控制[14],可能导致控制信号与流量特性的某些区间不匹配,可等效为汽阀升程-流量特性在全调节域内未被理想线性化。从控制效果看,升程-流量特性的非线性影响可等效为一个与当前阀开度值相关的前馈信号,或近似于局部改变了kp值,可以用图2加以描述。显然,若机组稳定工作点恰在不理想区间,就容易引起汽阀往复调节,不利于机组稳定。1.3 汽阀独立控制的特性优化

现结合仿真来研究流量特性理想与否对转速调节的影响。设机组阀开度在0.55至0.65区间存在斜率变化,其理想与非理想特性如图3中曲线所示。在PSCAD中建立兆瓦级汽轮发电机组调速测试仿真模型,其中汽轮机缸体容积时间常数为0.5 s,阀门动作时间常数0.1 s。DEH控制参数kp=30,Ti=3 s,Td=1.8 s。在发电机运行第20 s突加有功功率0.45且功率因数为0.9的恒PQ负载,仿真结果如图4所示。可见,流量特性的不理想会导致汽阀在平衡点附近往复调整,以致转速小幅波动,不利于机组稳定运行。

【参考文献】：
期刊论文
[1]汽轮机高压调节汽门摆动分析及控制策略优化[J]. 徐仁博,徐世明,王晓波,刘娟,刘志江.  东北电力技术. 2018(04)
[2]汽轮机调速系统波动分析与调节汽阀改进设计[J]. 许涛,倪林森,张鲲羽.  船舶工程. 2018(02)
[3]超(超)临界循环流化床机组非线性控制模型研究[J]. 高明明,洪烽,张报,刘吉臻,岳光溪,杨爱东,陈峰.  中国电机工程学报. 2018(02)
[4]汽轮机调速系统中影响电力系统低频振荡的关键因素[J]. 张宝,樊印龙,顾正皓,吴文健.  中国电力. 2017(01)
[5]神经网络技术在汽轮机智能控制中的应用[J]. 马毓.  舰船科学技术. 2016(14)
[6]基于DEH技术的舰船汽发机组控制系统改装设计[J]. 龚喜文,朱晶.  上海船舶运输科学研究所学报. 2016(02)
[7]原动机调速系统参数对低频振荡的影响[J]. 蔡笋,邓小文,冯永新,徐衍会,马骢.  广东电力. 2016(03)
[8]超低频振荡的机炉功率源动态特性分析[J]. 竺炜,谢振武,钟鹏,黄明涛,谭平.  电网技术. 2015(08)
[9]汽轮机阀门控制方式切换引发低频振荡的实例及其机理分析[J]. 徐衍会,马骢,邓小文,蔡笋.  电力自动化设备. 2015(03)
[10]汽包锅炉汽轮机系统的非线性σ校正复合模型参考自适应控制[J]. 陈智轩,卢子广,胡立坤,彭宇宁.  中国电机工程学报. 2013(26)

硕士论文
[1]600MW机组协调控制系统分析及改进措施研究[D]. 尤斌.华北电力大学 2017
[2]适应机网协调的汽轮机调速系统建模与控制研究[D]. 赵子昂.华北电力大学 2015



本文编号：3430133