燃气热电联产机组动态模型及仿真

发布时间：2017-08-07 07:37

  本文关键词：燃气热电联产机组动态模型及仿真

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【摘要】：构建热电联产机组的简化动态模型,建立一个通用仿真平台,可以正确指导企业热电联产机组生产调度。结合武钢能源管理示范工程中的热电联产机组构建热力学模型并进行仿真是本课题的研究重点,也是难点所在。由于热电联产机组是一个非常复杂的系统,因此如何利用热力学原理构建仿真模型并简化计算量是需要解决的问题之一;其次,实现数学模型与计算机软件的对接,通过相关的计算机软件完成对机组运行的仿真;第三,验证所建立的模型是否能有效地应用于生产实际,计算误差的大小以及分析其所产生的原因。依据质量守恒定律与能量平衡定律,首先对武汉钢铁集团能源总厂的两台220t/h锅炉热电联供机组的生产运行特点进行了简单描述。其次,将该机组的运行分为了5个部分,分别为燃料输入、锅炉蓄热、供热分配、汽轮机能量平衡以及蒸汽在管网中的分配,并针对机组运行过程中蒸汽压力的变化以及发电功率,根据每个部分不同的特性,建立了机组在较大范围变工况运行下简化的非线性动态模型。在该模型中,锅炉蓄热系数与汽轮机动态响应系数分别通过燃料量扰动试验和汽轮机阀门开度扰动试验获得,其余静态参数则通过机组在多个正常工况下稳定运行时的实时监测数据求解得到。模型建立后,将机组正常运行过程中的运行参数作为初始运行的边界条件,利用该模型对机组在非正常工况下的运行状态,包括两台锅炉的主蒸汽压力、汽轮机进气压力、汽轮机输出功率和机组发电效率等进行了预测。该仿真过程利用MATLAB仿真平台上的Simulink软件包实现。仿真结果显示,当系统燃料负荷降低超过12%时,汽轮机的输出功率降低超过13%,而主蒸汽压力则出现了升高的趋势。分析了机组在负荷发生变化的条件下,可能导致运行参数发生变化的原因。将该预测结果与机组实际运行过程中的监控数据进行了对比,进一步分析了导致仿真结果与真实数据之间产生误差的原因。对比分析显示,该简化模型的预报误差不超过10%,具有较强的参考意义与价值,能指导机组调度,实现节能降耗的目的。
【关键词】：热电联产 燃气锅炉 动态模型 仿真
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU996;TM61
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 钢铁行业热电联产发展现状8
• 1.2 选题背景及意义8-11
• 1.3 热电机组模型的研究现状11-15
• 1.4 研究重点及技术路线15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 热电联产机组动态建模16-35
• 2.1 燃料输入模型16-17
• 2.2 锅炉热平衡模型17-22
• 2.3 蒸汽供热平衡模型22-23
• 2.4 汽轮机能量平衡模型23-25
• 2.5 过热器压差模型25-26
• 2.6 模型参数的求解26-33
• 2.7 模型确立33-34
• 2.8 本章总结34-35
• 第三章 动态模型仿真35-48
• 3.1 模型仿真36-40
• 3.2 锅炉主蒸汽压力40-42
• 3.3 汽轮机进气压力42-45
• 3.4 机组输出功率45-47
• 3.5 本章总结47-48
• 第四章 仿真对比分析48-55
• 4.1 仿真准确度分析48-52
• 4.2 误差原因分析52-53
• 4.3 改进建议53-54
• 4.4 本章总结54-55
• 第五章 总结55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61

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