汽轮机及其调速系统参数辨识与仿真校核研究

发布时间：2017-09-01 01:12

  本文关键词：汽轮机及其调速系统参数辨识与仿真校核研究

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【摘要】：在实际研究中,汽轮机及其调速系统的数学模型和参数往往不被重视,但建立其准确的模型对电网的中长期稳定分析、频率性能控制和调速系统调试整定都具有非常重要的意义;通过汽轮机及其调速系统参数辨识,能够实现对控制系统的优化,提高控制系统的品质,还可以对汽轮发电机组状态进行监测和故障进行诊断,因此,进行汽轮机及其调速系统参数辨识与仿真校核研究对整个电网的稳定及机组本身的安全都具有重要意义。论文的选题具有重要的实用价值和工程应用前景。本文首先阐述了中间再热凝汽式汽轮机的工作过程及内部原理,分析了其运行特点,利用系统动力学原理建立了其因果回路图和存量流量图。所建的系统动力学模型直观体现了汽轮机系统的本质,描述确切、复杂程度适当。其次,依据相关行业标准,深入分析研究了汽轮机及其调速系统现场试验的条件、方法和步骤,并对现场采集的数据进行了相关预处理;结合所建模型框架,分别采用改进粒子群算法和果蝇优化算法对汽轮机及其调速系统参数进行了辨识;此外,相对以往以集中参数辨识汽轮机参数的方法,本论文利用实测发电机电磁功率来还原无法直接测量的汽轮机机械功率,提出利用处理后的电磁功率来辨识汽轮机参数的新方法。为了能有效提升辨识效率,减轻设计工作者的负担,基于MATLAB GUI平台设计开发了一款用于汽轮机参数辨识的软件,集中汇总了两种辨识方法,并对不同电厂的两台典型机组的汽轮机参数进行了有效辨识。最后,对所有辨识结果进行了仿真校核研究。校核过程中考虑了发电机侧模型及锅炉主汽压力的影响,并且采用了一些有效措施简化了工作量。计算得到的所有仿真值与实测值之间的偏差均满足最新规程中的考核指标要求,从而证明了文中所使用的算法和方法的正确有效性,即证明了根据实测数据通过建模得到与实际系统特性一致的系统模型。
【关键词】：汽轮机 调速系统 系统动力学 参数辨识 仿真校核
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK261
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 汽轮机及其调速系统建模方面研究现状12-13
• 1.2.2 系统动力学及其在汽轮机建模方面研究现状13-14
• 1.2.3 汽轮机及其调速系统参数辨识研究现状14-15
• 1.2.4 汽轮机及其调速系统仿真校核研究现状15
• 1.3 论文的内容安排15-17
• 第2章 基于系统动力学汽轮机系统建模17-28
• 2.1 系统动力学基础17-18
• 2.1.1 因果回路图17-18
• 2.1.2 存量流量图18
• 2.2 再热凝汽式汽轮机系统动力学建模18-23
• 2.2.1 再热凝汽式汽轮机工作原理分析18-19
• 2.2.2 再热凝汽式汽轮机因果回路分析19-20
• 2.2.3 再热凝汽式汽轮机存量流量图建立20-23
• 2.3 仿真研究23-26
• 2.3.1 高压调节阀阀门开度变化仿真研究24-25
• 2.3.2 主蒸汽压力变化仿真研究25
• 2.3.3 阀门开度和主蒸汽压力同时变化仿真研究25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 汽轮机及其调速系统参数现场试验及数据处理28-35
• 3.1 检查组态及收集参数28-29
• 3.2 数据采集29-30
• 3.3 静态试验30-31
• 3.3.1 静态试验条件30
• 3.3.2 控制系统的输入/输出特性测试30
• 3.3.3 调节死区测试30
• 3.3.4 测量环节模型参数测试30
• 3.3.5 切除闭环控制逻辑检查、验证30
• 3.3.6 执行机构开度阶跃试验30-31
• 3.4 负载试验31-32
• 3.4.1 负载试验条件31
• 3.4.2 阀控方式下总阀位指令阶跃试验31-32
• 3.4.3 协调方式下的频率扰动试验32
• 3.4.4 调速器功率闭环方式下的频率扰动试验32
• 3.5 数据处理32-33
• 3.5.1 数据去噪32-33
• 3.5.2 数据标幺化33
• 3.5.3 数据归一化33
• 3.6 本章小结33-35
• 第4章 汽轮机及其调速系统参数辨识35-53
• 4.1 基于改进PSO算法的汽轮机及其调速系统参数辨识35-41
• 4.1.1 PSO算法及其改进策略35-37
• 4.1.2 执行机构参数辨识37-40
• 4.1.3 汽轮机参数辨识40-41
• 4.2 基于果蝇优化算法的汽轮机及其调速系统参数辨识41-45
• 4.2.1 果蝇优化算法41-43
• 4.2.2 执行机构参数辨识43-44
• 4.2.3 汽轮机参数辨识44-45
• 4.3 基于电磁功率的汽轮机参数辨识45-48
• 4.3.1 原理45-46
• 4.3.2 基于电磁功率的汽轮机参数辨识46-48
• 4.4 基于MATLAB GUI的汽轮机参数辨识处理软件48-51
• 4.4.1 图形用户界面48-49
• 4.4.2 辨识实例49-51
• 4.5 本章小结51-53
• 第5章 仿真校核研究53-63
• 5.1 汽轮机执行机构模型仿真校核研究53-56
• 5.1.1 执行机构开度大阶跃扰动下的仿真校核53-54
• 5.1.2 执行机构开度小阶跃扰动下的仿真校核54-56
• 5.2 模型整体校核研究56-62
• 5.2.1 发电机侧模型建立56
• 5.2.2 阀控方式下的整体校核56-59
• 5.2.3 功率闭环方式下的整体校核59-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果69-70
• 致谢70

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