汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)的仿真分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u18828汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)的仿真分析案例 196741.1汽輪機(jī)組負(fù)荷控制的設(shè)計(jì) 1260641.1.1汽輪機(jī)負(fù)荷控制原理 1214851.1.2仿真框圖及參數(shù)設(shè)置 220101.1.3控制器參數(shù)的整定 3120541.2仿真研究 3264231.2.1負(fù)荷擾動(dòng)仿真 3293731.2.2汽壓擾動(dòng)仿真 4197171.2.3功率給定值擾動(dòng)仿真 5257911.3魯棒性仿真 51.1汽輪機(jī)組負(fù)荷控制的設(shè)計(jì)1.1.1汽輪機(jī)負(fù)荷控制原理如圖1.1所示,為大型汽輪機(jī)DEH負(fù)荷控制系統(tǒng)。汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)由三個(gè)主要的級(jí)聯(lián)回路共同構(gòu)成:分別是壓力調(diào)節(jié)級(jí)回路、內(nèi)部回路中間各個(gè)回路的單位功率反饋回路和外部各個(gè)回路的一次工頻調(diào)諧回路,調(diào)節(jié)級(jí)的壓力和單位功率具有一定的相互對(duì)應(yīng)性關(guān)系,因此,與功率回路一樣,反饋就是單位功率,與一次工頻調(diào)諧電路共同構(gòu)成一個(gè)工頻系統(tǒng)單元。圖1.1汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)框圖1.1.2仿真框圖及參數(shù)設(shè)置根據(jù)圖1.1，各仿真模塊在MATLAB中連接。汽輪機(jī)并網(wǎng)后負(fù)荷控制系統(tǒng)仿真框圖如圖1.2所示。圖1.2汽輪機(jī)的負(fù)荷控制系統(tǒng)在并網(wǎng)后的仿真框圖如圖所示，型號(hào)有:高壓缸電/液轉(zhuǎn)換器模塊、高壓油動(dòng)機(jī)模塊、高壓缸蒸汽容積模塊、中壓缸蒸汽容積模塊、中間再熱器模塊、汽機(jī)轉(zhuǎn)子模塊、飽和限位器模塊。1.1.3控制器參數(shù)的整定依據(jù)對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定原理,調(diào)節(jié)控制器的比例增益k(或者是比例度)、再調(diào)節(jié)時(shí)間T和預(yù)調(diào)節(jié)時(shí)問(wèn)T等參數(shù)以獲取良好的控制過(guò)程質(zhì)量和品質(zhì)的方法或過(guò)程,得出了在并網(wǎng)后對(duì)于汽輪機(jī)負(fù)荷進(jìn)行控制的各種控制器參數(shù),如表1.1所示。表1.1控制器參數(shù)設(shè)置情況表控制器參數(shù)設(shè)置轉(zhuǎn)速控制器P-20，I-0，D-0功率控制器P-1.1，I-0.5，D-0調(diào)節(jié)級(jí)的壓力控制器P-2.2，I-0.01，D-0根據(jù)表1.1所示控制器參數(shù)，下文所進(jìn)行的仿真就是在這些參數(shù)的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行研究的。1.2仿真研究根據(jù)本文章中建立的600MW中間再熱式汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)并研究在以下幾種不同擾動(dòng)情況下(并網(wǎng)后的負(fù)荷擾動(dòng)、蒸汽的壓力擾動(dòng)和具有給定功率的擾動(dòng))汽輪機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)速的變化曲線不盡相同,負(fù)荷控制仿真的理論研究主要集中于此。1.2.1負(fù)荷擾動(dòng)仿真將圖中Finalvalue—負(fù)荷擾動(dòng)模塊的控制參數(shù)設(shè)置為0.2,而其他不相關(guān)參數(shù)可以設(shè)置為0，例如限幅器控制模塊的上、下限參數(shù)以及其他的擾動(dòng)控制模塊中的參數(shù)。進(jìn)行一次仿真之前，將時(shí)間長(zhǎng)度設(shè)定為30秒,而后就可以得到汽輪機(jī)在負(fù)荷擾動(dòng)條件下，輸出功率曲線和輸出轉(zhuǎn)速的曲線的大體情況如圖1.3所示。圖1.3負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)仿真曲線圖1.3可以看出,當(dāng)突然增加電網(wǎng)負(fù)荷時(shí),汽輪機(jī)功率可以在幾秒內(nèi)也突然增加,迅速地補(bǔ)償功率消耗的突然增加,同時(shí)還能保持電網(wǎng)的供電平衡和小的超調(diào)。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速可以在6秒內(nèi)迅速提升，然后接近一個(gè)額定值后才快速穩(wěn)定下來(lái),轉(zhuǎn)速之間的偏差大約是1%左右,保證電網(wǎng)運(yùn)行頻率在穩(wěn)定范圍內(nèi)不發(fā)生變化,滿足了實(shí)際制造技術(shù)指標(biāo)的要求。1.2.2汽壓擾動(dòng)仿真將Finalvalue仿真中的汽壓擾動(dòng)控制模塊的基本參數(shù)設(shè)置為0.2,而其他不相關(guān)的參數(shù)可以都設(shè)置為0，例如限幅器模塊的上下限的基本參數(shù)以及其他汽壓擾動(dòng)控制模塊的參數(shù)。在仿真開(kāi)始前，設(shè)置時(shí)間長(zhǎng)度為30秒,而后就可以得到汽輪機(jī)在汽壓擾動(dòng)條件下，輸出功率曲線和輸出轉(zhuǎn)速曲線的大體情況如圖1.4所示。圖1.4汽壓擾動(dòng)時(shí)仿真曲線根據(jù)圖1.4中所示的仿真結(jié)果,我們可以得出如下的結(jié)論,當(dāng)蒸汽壓力受20%的階躍擾動(dòng)影響時(shí),汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率都可以在5秒內(nèi)保持穩(wěn)定。輸出功率的最大偏離約為3%，轉(zhuǎn)速最大偏離約為0.14%。1.2.3功率給定值擾動(dòng)仿真在步進(jìn)MCR的基礎(chǔ)上，對(duì)給定的功率擾動(dòng)值進(jìn)行仿真，以增加或減少指令單元的目標(biāo)負(fù)載。在本節(jié)中，給定的功率值增加了20%。因此,在階躍擾動(dòng)模擬中，給定功率值時(shí)，可以將給定功率值的斜率模塊參數(shù)值設(shè)置為0.04，限制器模塊參數(shù)值設(shè)置為0.2和-0.2。設(shè)置其他干擾模塊為0，在仿真進(jìn)行前，設(shè)置仿真時(shí)間為30秒。其輸出功率和速度曲線如圖1.5所示。圖1.5給定功率值擾動(dòng)時(shí)仿真曲線從圖1.5中我們可以清楚地看出,當(dāng)功率給定值增加時(shí)，汽輪機(jī)功率也會(huì)增加,對(duì)比曲線始末，其增加值大約為1%，在整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程中，曲線的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的偏差大約為2.6%，調(diào)整時(shí)間約為10s。對(duì)于轉(zhuǎn)速輸出曲線，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速改變提高1%左右,曲線最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的偏差大約為1.1%。由此仿真結(jié)果，可以得出，控制單元與實(shí)際情況一致，各參數(shù)對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)指標(biāo)，均能滿足。1.3魯棒性仿真“魯棒性”，顧名思義是指當(dāng)控制系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)，難免會(huì)被一些特定的參數(shù)擾動(dòng)產(chǎn)生影響，而控制系統(tǒng)總能在這些擾動(dòng)下，不受影響保持自身的特性。本節(jié)部分為了汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)研究其魯棒性,在調(diào)速控制方案及調(diào)節(jié)器的參數(shù)保持不變情況下,確定控制對(duì)象的參數(shù)(電液轉(zhuǎn)換器、機(jī)油馬達(dá)、高壓缸蒸汽流量、中壓缸蒸汽流量、中間再熱器、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子)都增加或減少0.5倍。圖1.6當(dāng)時(shí)間常數(shù)增大0.5倍時(shí)電/液轉(zhuǎn)換器負(fù)荷擾動(dòng)仿真特性曲線圖1.7當(dāng)時(shí)間常數(shù)減小0.5倍時(shí)電/液轉(zhuǎn)換器負(fù)荷擾動(dòng)仿真特性曲線圖1.8油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)增大0.5倍時(shí)負(fù)荷擾動(dòng)仿真曲線圖1.9油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)減小0.5倍時(shí)負(fù)荷擾動(dòng)仿真曲線圖1.10高壓缸蒸汽容積時(shí)間常數(shù)增大0.5倍時(shí)負(fù)荷擾動(dòng)仿真曲線圖1.11高壓缸蒸汽容積時(shí)間常數(shù)減小0.5倍時(shí)負(fù)荷擾動(dòng)仿真曲線圖1.12中間再熱器時(shí)間常數(shù)增大0.5倍時(shí)負(fù)荷擾動(dòng)仿真曲線圖1.13中間再熱器時(shí)間常數(shù)減小0.5倍時(shí)負(fù)荷擾動(dòng)仿真曲線圖1.14中壓缸蒸汽容積時(shí)間常數(shù)增大0.5倍時(shí)負(fù)荷擾動(dòng)仿真曲線圖1.15中壓缸蒸汽容積時(shí)間常數(shù)減小0.5倍時(shí)負(fù)荷擾動(dòng)仿真曲線圖1.16汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)增大0.5倍時(shí)負(fù)荷擾動(dòng)仿真曲線圖1.17汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)減小0.5