Навигация

 

 Меню раздела

Основные условные обозначения
Индексы
Сокращения в тексте
Наименования организаций
Энергетический блок ТЭС или АЭС
Внешние регулируемые величины блока
Принципы регулирования энергоблоков
Математические модели и структурные схемы
Принципы моделирования
Аналоговые и цифровые модели
Цифровое моделирование
Способы получения математических моделей
Динамические свойства блоков
Полу эмпирические модели
Процесс эксплуатации
Типовые возмущения
Типовые звенья и структурные схемы
Элементы автоматического регулирования
Нелинейные звенья
Гармоническая линеаризация
Моделирование регуляторов
Математическое регулирование паротурбинных установок
Уравнение ротора
Моделирование паровых объемов
Моделирования влажно-паровых объемов
Моделирование поверхностных подогревателей
Применение операционного исчисления
Водяной тракт подогревателя
Точность математической модели
Моделирование парового пространства подогревателя
Масса конденсата греющего пара
Моделирование смешивающих подогревателей
Особенности моделирования конденсатора
Эквивалентирование подогревателей
Моделирование турбогенераторов
Моделирование энергосистем
Математическое моделирования парогенераторов
Моделирование системы топливоподачи
Моделирование топки
Моделирование конвентивного газохода
Моделирование активной зоны реактора
Уравнение кинетики реактора
Моделирование промежуточных контуров
Температуры теплоносителя в теплоотдающей части
Компенсаторы объема
Моделирование парогенераторов с многократной циркуляцией
Моделирование прямоточных парогенераторов
Моделирование питательного клапана парогенераторов
Структурные схемы парогенераторов
Сопротивление тракта пароперегревателя
Уравнение паропровода
Динамика регулирования энергоблока
Моделирование газового промперегревателя
Моделирование парового промперегревателя
Регулирование блоков в мощных энергосистемах
Автоматическое регулирование возбуждения
Мощностные характеристики турбогенераторов
Плановые и неплановые изменения нагрузки
Регулирование частоты в энергосистеме
Регулирование мощности
Регулирование перетоков мощности по МСС
Статическая устойчивость
Взаимное согласование параметров РОМ и АСР турбины
Динамическая устойчивость
Требования к статическим и динамическим характеристикам
Регулирование паровых турбин
Динамические характеристики мощных паровых турбин
Влияние паровых объемов
Амплитудно-фазовая характеристика системы
Влияние промежуточных объемов
Динамические характеристики влажно-паровых турбин
Роль парового промперегрева
Импульсные характеристики турбин
Система регулирования мощных паровых турбин ПО ЛМЗ
Системы регулирования турбин ХТГЗ
Система снабжена ЭГП
Влияние системы регенеративного подогрева
Динамическая структура объекта регулирования
Динамика регулирования при наборе нагрузки
Регенеративные отборы пара
Регулирование котлов
Регулирование питания прямоточных котлов
Регулирование температуры перегрева пара
Возможности регулирования температуры перегрева
Аккумулирующая способность котла
Настройка отдельных регуляторов
Принципы регулирования ядерных реакторов
Возрастание потока нейтронов
Регулирование нейтронной мощности
Система управления и защиты
Борное регулирование
Роль температурного эффекта реактивности
Неоновое отравление реактора
Регулирование конденсаторных энергоблоков
Взаимное влияние парогенератора и турбины
Математическая модель ядерного энергоблока
Контуры регулирования основных регулируемых величин
Регулирование энергоблоков ТЭС
Передаточная функция и частотные характеристики
Первичное управление котлом
Корректирующие связи в системах
Форсирующие связи
Стабилизирующие связи
Физическая природа
Регулирование энергоблоков
Схемы с задающим регулятором
Управление клапанами турбины
Динамические свойства энергоблоков
Первичное управление котлом
Комбинированное регулирование
Первичное управление котлом
Повышение эффективности участия блока
Типовые схемы АСР энергоблоков
Особенности регулирования энергоблоков АЭС
Недостатки программы регулирования
Применение программы
Блоки с канальными реакторами
Регулирование теплофикационных энергоблоков
Рациональный способ использования пара
Принцип автономности
Физические основы автономного регулирования
Характерные режимы теплофикационной турбины
Критерии автономности
Необходимое условие автономности системы
Условие полной автономности
Схемы регулирования теплофикационных энергоблоков
Нарушения автономности
Схемы регулирования теплофикационных энергоблоков
Электрическая часть АСР
Обще-блочное регулирование
АСР теплофикационного энергоблока
Статическая точность
Привлечения конденсационных энергоблоков ТЭС
Выбор программы регулирования энергоблоков АЭС


Моделирование прямоточных парогенераторов

Пароводяной тракт прямоточного парогенератора представляет собой объект с распределенными параметрами, по длине которого происходят изменения агрегатного состояния рабочего тела. Границы фазовых переходов разделяют пароводяной тракт котлов докритических параметров на три зоны (рис. 3.5): водяную (экономайзерную), испарительную и паровую (пароперегревательную). Границы этих зон в общем случае не являются фиксированными и могут смещаться при переходных процессах. При сверхкритических параметрах испарительная зона отсутствует. В этом случае нет четкой границы между водяной и паровой зонами. Обычно ее принимают соответствующей условной температуре 7ф фазового перехода, определяемой максимальным значением теплоемкости пара. Температура 7ф для произвольного давления р может быть найдена из приближенной формулы ВТИ = Ткр + 3,54-Ю-6 (р —/7кр), где /?кр и Гкр —критические параметры пара. Пароводяной тракт прямоточных парогенераторов АЭС на насыщенном паре разделяется на две зоны: водяную и испарительную.
На практике применяют два подхода к математическому моделированию пароводяного тракта прямоточных парогенераторов: рассмотрение его как объекта с распределенными параметрами с использованием уравнений (2.26)—(2.30) в частных производных [104, 106] и аппроксимация его рядом последовательных участков с сосредоточенными параметрами [76, 106, 148 ], приближенно учитывающая распределенность параметров. Наибольшее применение нашел последний подход, общий для любых теплообменных аппаратов поверхностного типа (см. п. 2.2), поскольку он наиболее удобен для получения переходных процессов.
Записав уравнения (2.34)—(2.36), (2.38) и (2.40) для каждого из участков, на которые разбит пароводяной тракт, и дополнив их уравнениями, определяющими закономерность изменения параметров при переходе от одного участка к другому, получим приближенную систему уравнений пароводяного тракта.
Уравнения (2.35) и (2.40) включают члены, отражающие внешнее тепловосприятие отдельных поверхностей. Для исключения этих величин полученная модель для прямоточных котлов на органическом топливе должна быть дополнена уравнениями газового тракта, а также системы регулирования подачи воздуха. В предположении неизменного коэффициента избытка воздуха можно использовать уравнения (3.9) и (3.8). Для одноконтурных ЯППУ с кипящими реакторами модель пароводяного тракта следует рассматривать совместно с уравнением (3.21) отвода теплоты от оболочек твэлов, а для парогенераторов двухконтурных АЭС —совместно с уравнениями (3.27) отвода теплоты от первого контура и (3.21) подвода теплоты к нему от твэлов. Уравнение количества движения (2.36) должно быть дополнено соотношением, характеризующим силу гидравлического сопротивления Т. Считая гидравлическое сопротивление каждого участка пропорциональным его длине и квадрату расхода рабочего тела, можем записать
Т » k [1 + (Ах2 — Ах^Ах] G2, где Ах — длина участка; Ахг и Ахг — перемещения его границ.
Левая часть уравнения (2.36) учитывает энергию движущегося рабочего тела. Влияние ее сказывается только в первые секунды после изменения режима работы парогенератора. Поэтому при исследовании сравнительно медленных процессов регулирования парогенераторов этим влиянием нередко пренебрегают, заменяя дифференциальное уравнение (2.36) алгебраическим (2.43). При исследовании же процессов, для которых особенно важны первые несколько секунд после возмущения, например процессов экстренного противоаварийного управления энергосистемами, влияние инерции рабочего тела в паропроводах и тракте парогенератора, оказывается существенным.
Выбирая число участков, не следует переоценивать повышения точности моделирования с увеличением их числа, особенно для котлов, работающих на низкосортных твердых топливах. Как показывают приведенные на рисунке результаты исследований, выполненных при участии автора на блоке 100 МВт, динамические постоянные котла как объекта регулирования давления в результате загрязнения поверхностей нагрева возросли при нормально действующей системе обдувки в четыре раза за 3000 ч. Это предопределяет значительный разброс динамических характеристик находящихся в эксплуатации однотипных котлов. Степень загрязнения поверхностей нагрева и связанного с ним снижения коэффициентов теплоотдачи может быть задана при моделировании лишь сугубо ориентировочно. Этот фактор, существенно снижающий точность получаемых переходных процессов изменения давления, не может быть скомпенсирован увеличением числа участков моделирования. мешки для пылесоса
Границы участков могут быть выбраны или в соответствии с геометрическими границами отдельных трубных пакетов, или в соответствии с агрегатным состоянием рабочего тела.
Ниже приведена математическая модель пароводяного тракта прямоточного котла, полученная при его разделении на участки по агрегатному состоянию рабочего тела [76]. Пароводяной тракт котла разделим на три участка, соответствующие водяной, испарительной и паровой зонам. В зависимости от конструктивных особенностей число участков, на которые делится тракт котла, может быть иным. Общий метод составления уравнений не изменится для любого числа участков.
Записав соответственно для водяной, испарительной и паровой зон уравнения материального баланса (2.34), теплового баланса (2.35), количества движения (2.36), теплообмена между металлом поверхности нагрева и рабочей средой (2.38), аккумуляции теплоты в металле (2.40) и дополнив их уравнениями связи, определяющими закономерность изменения параметров при переходе от одного участка к другому (см. п. 2.2), после записи переменных в относительных отклонениях, разделения производных и преобразования Лапласа получим уравнения пароводяного тракта в следующем виде: где эхпг = А р/р0] 0 = A t/t0\ I = A WW, g gg AG/Gmax; q = AQ/Qmax; индексами «и», «п» отмечены объемы и средние параметры рабочего тела соответственно для испарительной и паровой зон, индексами 1, 2 и «пг» — расходы и параметры рабочего тела соответственно после водяной, испарительной и паровой зон; индексами «п. в.» и <$>> — расходы и параметры питательной воды и воды, впрыскиваемой в пароперегреватель.
При исследовании больших отклонений от равновесного режима необходимо учитывать изменение коэффициентов полученных уравнений в зависимости от режима. Введения переменных коэффициентов не потребуется, если частные производные для их определения брать по характеристикам, осредненным методом хорд или секущих.
Результаты расчетов, выполненных на базе приведенной модели в ЦКТИ и ЛПИ, удовлетворительно совпадают с экспериментальными разгонными и частотными характеристиками прямоточных парогенераторов различного типа.