[发明专利]二次再热机组汽轮机调速系统仿真模型及其建模方法

权利要求书

1.二次再热机组汽轮机调速系统仿真模型，其特征在于：包括二次再热汽轮机和调速系统，二次再热汽轮机包括依次连接的分别对转子做功的超高压缸、高压缸和中低压缸，调速系统包括依次连接的PID控制器、伺服放大器、电液转换器和油动机，油动机与二次再热机组汽轮机的超高压缸连接，还包括对转子进行测速的测速器及反馈装置，测速器将转子实际转速反馈给PID控制器，进而调节超高压主汽调节阀门的进汽量；

所述模型的输入变量为机组实际转速与给定转速的差值信号，输出变量为机组实际转速；

所述模型采用数学环节模拟二次再热机组汽轮机调速系统的动态特性；

所述模型采用功率系数描述二次再热机组各汽缸功率占二次再热机组汽轮机总功率的百分比；

通过不同环节之间的联系以及各环节本身的特性来推导各环节的数学微分方程式，建立描述对象动态特性的完整数学模型，即建立各环节的传递函数；采用冲激响应法对传递函数中的时间常数进行参数辨识，采用临界比例带法对二次再热机组汽轮机调速系统仿真模型中的PID调节器参数进行分步整定，得出调节器的各项参数；

所述动态特性包括电液转换器、油动机、超高压缸进汽容积、高压缸进汽容积、转子、一次再热容积、二次再热容积、超高压缸功率、高压缸功率、中低压缸功率对机组转速调节造成迟滞、超调的影响；

所述环节包括：电液转换器环节、油动机环节、超高压缸进汽容积环节、高压缸进汽容积环节、转子环节、一次再热容积环节、二次再热容积环节、超高压缸功率环节、高压缸功率环节、中低压缸功率环节；

所述功率包括超高压缸功率、高压缸功率、中低压缸功率。

2.权利要求1所述二次再热机组汽轮机调速系统仿真模型的建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)拆分调速系统的组成为：测速器、PID控制器、伺服放大器、电液转换器、油动机、反馈装置；所述动态特性：一次再热容积、二次再热容积和汽室容积对机组转速调节造成迟滞、超调的影响；及二次再热机组汽轮机功率组成：超高压缸功率、高压缸功率、中低压缸功率；

(2)确定输入变量为实际转速与给定转速的转速信号偏差，输出变量为二次再热机组实际转速，根据调速系统的输入与输出确定各环节之间的相互作用关系，构建对象控制流程；

(3)采用数学环节模拟二次再热机组汽轮机调速系统的动态特性；

(4)采用功率系数描述二次再热机组各汽缸功率占二次再热机组汽轮机总功率的百分比，二次再热机组的功率组成为超高压缸功率、高压缸功率和中低压缸功率，三者功率系数相加为1；

(5)考虑调速系统不同环节之间的联系以及各环节本身的特性来推导各环节的数学微分方程式，建立描述对象动态特性的完整数学模型，即建立各环节的传递函数；

(6)面向过程建立二次再热机组汽轮机调速系统模型，并应用MATLAB软件的SIMULINK模块进行仿真模拟，采用冲激响应法对传递函数中的时间常数进行参数辨识；

(7)采用临界比例带法对二次再热机组汽轮机调速系统仿真模型中的PID调节器参数进行分步整定，得出调节器的各项参数。

3.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于：所述步骤(3)中数学环节为比例、积分、微分、惯性、延迟形式。

4.根据权利要求3所述的建模方法，其特征在于：所述步骤(3)中，PID控制器采用数学环节为比例、积分、微分；再热容积、汽室容积采用一阶惯性数学环节。