[发明专利]一种汽轮机调节阀行程仿真建模方法

权利要求书

1.一种汽轮机调节阀行程仿真建模方法，其特征在于，所述方法通过一次建模，设置主汽阀模块和调节阀模块；将一次建模仿真结果与现场汽轮机调节阀流量特性试验实测结果相结合，获取调节阀特性曲线；在一次建模的基础上，进行二次建模，将调节阀特性曲线内置于原调节阀模块，增添调节阀行程计算功能，实现涉及汽轮机调节阀行程的仿真应用；

所述方法具体包括以下步骤：

步骤1：一次建模在常规汽轮机和热力系统建模基础上，设置主汽阀模块和调节阀模块，分别负责主汽阀和调节阀的相关计算；在仿真计算中，将汽轮机主汽阀和调节阀全开工况视为基准工况，所述基准工况下的热力参数作为变工况计算的基准值；同时，汽轮机进汽参数取制造厂设计值并保持不变，调节阀重叠度均设置为零，令汽轮机进汽流量由基准值每次渐减其0.1％至基准值的60％；通过主汽阀模块和调节阀模块，依次得到最大流量至最小流量各工况下各调节阀前后压力、入口比容、流量以及调节阀流量系数K_v；

主汽阀模块的设置：汽轮机主汽阀始终处于全开状态，其压阻设为入口压力的1％；变工况过程中，主汽阀始终处于全开状态，所述主汽阀压阻按下式(1)计算：

式中：Δp′₀为变工况阀门压阻，MPa；p′₀为变工况阀门入口压力，MPa；G₀为基准工况阀门的流量，t.h^-1；G′₀为变工况阀门的流量，t.h^-1；v₀为基准工况阀门入口比容，m³.kg^-1；v′₀为变工况阀门入口比容，m³.kg^-1；

调节阀模块的设置：设喷嘴配汽机组有四个进汽调节阀，分别为GV1、GV2、GV3、GV4，调节阀重叠度均设置为零；各进汽调节阀在基准工况下处于全开状态，其压阻设为入口压力的1％；在GV4关闭过程中，各进汽调节阀的入口压力/温度热力参数均由主汽阀根据进汽流量G′₀依照式(1)计算得到；此时，全开状态的GV3、GV1和GV2的压阻均按式(1)进行计算；随后，按常规汽轮机变工况计算方法得到全开状态的GV3、GV1和GV2的流量和部分开启的GV4的出口参数；

在GV4全关后，GV3随汽轮机进汽流量渐减而逐渐关闭，各调节阀的入口压力/温度热力参数均由主汽阀根据汽轮机进汽流量G′₀依照式(1)计算得到；此时，全开状态的GV1和GV2的压阻按式(1)进行计算；随后，按常规汽轮机变工况计算方法得到全开状态的GV1、GV2的流量、部分开启的GV3的出口参数和全关状态的GV4的出口参数；

当GV4和GV3依次全关后，GV1和GV2随汽轮机进汽流量渐减而逐渐关闭，各调节阀的入口压力/温度热力参数，均由主汽阀根据进汽流量G′₀依照式(1)计算得到；各调节阀的出口压力/温度及流量热力参数，均按常规汽轮机变工况计算方法得到；

将各调节阀前后压力、入口比容和流量的仿真结果，代入式(2)～(6)，分别计算出各工况下各调节阀流量系数K_v；

式中：K_v为调节阀流量系数，m³.h^-1；G为通过调节阀的流量，t.h^-1；Y为膨胀系数，量纲为1；Δp₀为调节阀基准压差，取值0.1MPa；Δp为调节阀实际压差，MPa；v为调节阀入口比容，m³.kg^-1；

膨胀系数Y为：

式中：X_T为临界压差比，量纲为1；X为压差比，量纲为1；F_κ为比热容比系数，量纲为1；比热容比系数F_κ为：

式中：κ为绝热指数；

式中：c_P为定压比热容，kJ.(kg.℃)^-1；c_V为定容比热容，kJ.(kg.℃)^-1；

压差比X为：

式中：p₁为调节阀前压力，MPa；p₂为调节阀后压力，MPa；

步骤2：根据现场汽轮机零重叠度流量特性试验数据，拟合出单个调节阀在既定阀序下的“行程—实际流量增益百分比”曲线，并依据一次建模各工况下各调节阀的实际流量增益，反向插值计算出各调节阀行程L；

步骤3：将各工况下各调节阀的行程与流量系数，整理成以各自最大值为标幺值的各调节阀特性曲线；

步骤4：在一次建模的基础之上，将各调节阀特性曲线内置于原调节阀模块中并增添调节阀行程计算功能，进而完成二次建模；

调节阀行程计算功能的设置：在原调节阀模块添加调节阀行程L的输入和输出窗口，实现已知流量G求调节阀行程L或已知调节阀行程L求流量G的仿真功能；

当已知调节阀流量G时，只需求得调节阀流量系数K_v；再按照其内置的调节阀特性曲线函数，插值计算出调节阀行程L；

当已知调节阀行程L时，先假定一流量，按“已知流量G求调节阀行程L”步骤，通过迭代计算，求出调节阀流量G。