Моделирование газового промперегревателя

На практике широко распространено рассмотрение промперегревателя как объекта с сосредоточенными параметрами. Число участков, на которые разделяют при этом паровой тракт перегревателя, определяется его конструктивными особенностями и принятым способом регулирования температуры промперегрева. Если для регулирования температуры используется теплообменник, включающий средний пакет промперегревателя, то паровой тракт последнего разделяется теплообменником на три участка: начальный и конечный с газовым обогревом; промежуточный с паровым или комбинированным (паровым с внутренней стороны и газовым с наружной в теплообменнике типа «труба в трубе») обогревом. Так как теплообмен на этих участках существенно различен, то при составлении расчетной схемы каждый из них следует рассматривать как самостоятельный объект. Аналогично решают задачу и в том случае, когда применено обводное регулирование (обвод пара или газа мимо определенного участка промперегревателя). При газовом регулировании, когда изменяют подвод теплоты по всему тракту, моделируя промперегре-ватель для исследования задач регулирования мощности блока, можно ограничиться его рассмотрением в виде одного участка.
Для каждого из участков парового тракта запишем уравнения (2.34) и (2.35) материального и теплового балансов. Как в том, так и в другом уравнении должен быть учтен не только собственный объем перегревателя, но и объемы необогреваемых линий, соединяющих промперегреватель с ЦВД и ЦСД турбины. Дополним приведенные уравнения уравнениями теплообмена между металлом труб и паром (2.38) и теплового баланса для металла (2.40). Если промперегреватель можно представить одним участком с сосредоточенными параметрами, то после преобразований, аналогичных проделанным при моделировании пароводяного тракта прямоточного котла, будем иметь: где я„_ п—относительное отклонение давления; 6ВХ и вп. п — относительные отклонения температур при входе в промперегреватель и выходе из него; qa. п — относительное изменение тепловосприятия поверхности нагрева; gt и g2 —относительные изменения массовых расходов пара, входящего в перегреватель и выходящего из него.
Относительное изменение расхода пара g2, выходящего из промперегревателя, определяется в линейном приближении формулой, аналогичной (3.49): gi = b2sH-цсд + &2бяп. п. где ццсд  относительное перемещение регулирующих клапанов ЦСД. Последние не вступают в работу в диапазоне значений мощности турбины от 30 до 100 % от номинальной. При исследовании процессов в этом диапазоне мощностей можно считать р-цсд = 0. Подставив значение g2 в уравнения (3.57) и решив их как обычную систему алгебраических уравнений относительно величин яп.„ и 0П. п» получим соотношения, аналогичные (3.54) и (3.55):
Уравнения (3.58) будут получены при разделении тракта пром-перегревателя на любое число участков. Относительное изменение температуры 0ВХ пара, входящего в промперегреватель, может быть найдено из уравнения процесса расширения пара в ЦВД турбины. Относительное изменение массового расхода gt равно относительному изменению давления nt- в емкости ЦВД, предшествующей промперегревателю. Выразив последнюю величину с помощью уравнений (2.11)—(2.13) через начальные параметры пара и полагая неизменными во время исследуемого переходного процесса начальную температуру пара и положение регулирующих клапанов ЦСД, получим математическую модель промперегрева-теля в следующем виде.
Передаточные функции Wn. п и в этом соотношении, полученные из уравнений, учитывающих тепловой баланс пром-перегревателя, отличаются от аналогичных функций, получаемых при его моделировании с учетом только материального баланса. Процессы, определяемые тепловой аккумуляцией, значительно более инерционны, чем процессы, определяемые материальной аккумуляцией. Вследствие этого можно выделить два этапа переходного процесса в системе промперегрева. На первом этапе скорость изменения давления определяется материальной аккумуляцией в паровых объемах системы промперегревателя. Второй этап обусловлен тепловой аккумуляцией. В связи с отмеченным следует с осторожностью относиться к нередко используемым на практике [2, 58] математическим моделям промперегревателя, в которых учтена только материальная аккумуляция. Применение таких моделей может быть оправдано лишь при анализе в первом приближении высокочастотных колебаний, в частности при исследованиях устойчивости АСР изолированно рассматриваемой турбины или быстро протекающих переходных процессов в энергосистеме, когда завершающая часть процесса не играет решающей роли. В процессах же, отличающихся большой инерцией, в частности при регулировании энергоблока в целом, необходим учет тепловой аккумуляции. Величина qa. п в приведенных уравнениях может быть определена из уравнения (3.11) конвективного газохода.