600MW直流机组过热汽温调节系统

3 过热气温和蒸汽压力的调节

图 5.10 汽、压调节

末级过热器出口温度，经过超前/滞后补偿器；末级过热器出口蒸汽压力，经过计算焓、熵、温度和具有饱和蒸汽量压力的模块，利用累加器计算出平均值，得到末级过热器出口的过热度。

过热度的保护作用是针对二级减温水的最大量加以限制，从而防止过热器的入口汽温低于该压力下水蒸汽的饱和温度。由于喷水减温迟延时间较大，一般约有30～60s。所有必需要有超前/滞后的补偿器，对末级过热器出口侧温度进行修正。

通过计算不同负荷阶段末级过热器出口蒸汽压力的实际焓增和设计总焓增，来导出锅炉实际给水流量指令的控制方式称为焓值控制。实际逻辑是将分离器出口的设计焓和省煤器进口的设计焓相比较获得对应锅炉负荷的炉膛目标焓增, 并采用高阶滞后环节进行补偿( 包括修正燃料的响应速度和储水箱的蓄能时间常数)；然后用炉膛目标焓增与设计末级过热器出口蒸汽压力来计算炉膛目标总焓增, 再用炉膛目标总焓增指令除以修正后的炉膛实际焓增, 最后得到实际的末级过热器出口蒸汽压力指令。

4 蒸汽过热度的计算

-25-

沈阳工程学院毕业设计（论文）

图 5.11 过热度计算

当末级过热器出口蒸汽压力的品质参数最差，并且发电机的有功功率高于高限和末级过热器出口的过热度低于低限的时候，系统就会发出蒸汽过热度过小的警报信号。或者当末级过热器出口蒸汽压力的品质参数最差，并且发电机的有功功率低于低限和末级过热器出口的过热度低于低限的时候，系统也会发出蒸汽过热度过小的警报信号。

直流锅炉的温度的过热度会直接影响机组的过热汽温度、水冷壁和过热器的金属温度，蒸汽温度过热度的控制品质不但影响机组运行的经济性，也威胁着机组的运行安全。其主要危害是：

（1） 末级叶片可能过负荷。因为主蒸汽温度降低后，如维持负荷不变时则主蒸汽流量要增加，末级焓降增大，末级叶片可能处于过负荷状态。

（2）末几级叶片的蒸汽湿度增大。主蒸汽的压力不变，温度降低，末几级叶片的蒸汽湿度将要增加，这样除了会增大末几级动叶的湿汽损失外，同时还将加剧末几级动叶的水滴冲蚀，缩短叶片的使用寿命。

（3） 各级反动度增加。各级反动度增加则转子的轴向推力明显增大，推力瓦块温度升高，机组运行的安全可靠性降低。

（4） 高温部件将产生很大的热应力和热变形。若主蒸汽温度快速下降较多时，自动主汽门外壳、调节级、汽缸等高温部件的内壁温度会急剧下降而产生很大的热应力和热变形，严重时可能会使金属部件产生裂纹或使机内动静部分产生摩擦事故。

（5） 有水冲击的可能。当主蒸汽温度急剧下降50℃以上时，往往是发生水冲击事故的前兆。主蒸汽温度降低时，必须严密监视和果断处理。若降低至低于该工况下调节级汽室汽缸壁30℃左右，负荷应减到零；若再继续下降则应打闸停机；若主汽温度急剧下降50℃以上时，若判断是水冲击的先兆则应立即打闸停机。发现主蒸汽温度降低时，要注意监视推力瓦块温度、轴向位移、汽轮机胀差和机组的振动等各项指标的变化，若某一指标超过规定值，则应按事故处理规程中的规定进行处理。

- - 26

600MW直流机组过热汽温调节系统

6 MATLAB仿真技术

6.1 MATLAB仿真技术的发展与应用

20世纪70年代后期，Cleve Moler 教授利用代表当时数值线性代数计算最高水平的EISPACK和LINPACK两大软件包，用Fortran语言编写了一个集命令翻译、科学计算于一体的交互式软件系统。这就是最初的MATLAB程序，它只能作矩振运算和粗糙的星号式绘图。

Mathworks公司于1984年推出MATLAB商业版，1990年推出了第一个可以运行在Microsoft Windows系统下的MATLAB 3.5i版本，1992年推出了MATLAB 4.0版本，两年后又推出了MATLAB 4.2版本。MATLAB 4.x版本除了保持和改善了原有的数值计算和图形功能以外，还新增了许多实用的新功能：

● 推出了SIMULINK动态系统的建模、仿镇和分析的集成仿真环境。SIMULINK的出现提高了人们处理非线性因素和随即因素的功能。 ● 增加了与外部直接进行数据交换的单元。 ● 增加了符号运算软件包。

● 增加了Notebook，这使得MATLAB和Word文档能够更加容易地连接起来。 随后，在1997年又推出了MATLAB 5.0版本，1999年推出了MATLAB 5.3 / SIMULINK 3.0版本。2000年推出了MATLAB 6.0 / .SIMULINK 4.0版本，一年之后， MATLAB 6.5 / .SIMULINK 5.0。随着版本的不断更新，MATLAB 的功能不断完善，已不在是“矩阵实验室”，其功能齐备的应用工具箱、良好的用户界面、便捷的模块化动态仿真环境，使MATLAB /.SIMULINK成为国际上最流行的科学计算以及系统仿真领域的系统元件工具。

今天的MATLAB集数值计算、图形可视化、图象处理以及多媒体技术于一身，再航天、航空、军事、经济、交通、自动控制、通信、信号处理、系统优化设计等众多领域得到广泛的应用。现在，MATLAB已经成为国内外大学生和研究生进行学习以及科学研究时必须掌握基本元件工具，在设计研究和工业部门，MATLAB也广泛于研究和解决各种实际的工程问题。

6.2 MATLAB仿真技术的特点

MATLAB经过长期不断地发展和完善，已经完成为当时世界上最优秀的数值计算元件，受到了人们的广泛欢迎。

MATLAB除了具有强大的科学计算功能和丰富的图形功能外，还具有一些其他软件无法比拟的功能和特点：

● 具有API应用程序接口，功能保证 MATLAB便捷地和强大计算机软件相结合。

-27-

沈阳工程学院毕业设计（论文）

● 具有较高的计算精度，通常数值计算精度能达到10-15数量级，能够满足科学计算和工程的要求。

● 基本运算单位是矩阵，操作数组像操作数一样方便，使用户易读易写。

● 具有原程序的开放性和功能齐备的软件包。MATLAB丰富、实用的功能包，节省了用户编写的应用程序所花费的时间，只需要调用相应的工具箱中的函数就可以了。 ● 具有世界一流水平的数学函数库。 ● 完全的基于HTML的帮助系统。

● 语言简洁紧凑，程序设计流程灵活，易学易用，扩充能力强。

另外，MATLAB还有一个显著的特点，就是提供了系统动态仿真工具箱——SIMULINK。SIMULINK使得 MATLAB的功能得到了进一步的扩展。SIMULINK由模块库、模块结构及指令分析和演示程序组成，是一个模块化模件化的系统动态仿真环境。用户应用SIMULINK对系统进行建模、仿真和分析时 如同堆积积木一样简单方便，只需要在模型窗口中单击或是拖动鼠标即可。SIMULINK不能脱离MATLAB而独立运行，但是它借助MATLAB在科学计算上得天独厚的优势以及可视化的仿真模型窗口，弥补了传统软件工具的不足。同时，SIMULINK也是众多仿真软件中功能最强大、最优秀的一种软件工具。它使得动态系统仿真的实现相当方便，对系统的非线性因素和随即因素的研究也十分便捷、直观。通过SIMULINK 还可以对电汽、机械、通信等的连续、离散或是混合系统进行深入的系统建模、仿真与分析研究。

正是因为MATLAB/SIMULINK具有众多与其他同类软件不具备的优点，所以才受到国内为学者和工程师的备加关注，得以不断地扩充和迅速发展，成为当今世界在科学计算和系统仿真领域里首选的软件工具。

6.3 MATLAB系统组成

MATLAB系统以MATLAB为核心，由一系列相关的软件（也称组件）构成。

MATLAB是整个系统的基础，它提供了完整的操作环境和核心计算函数，完成各种数学运算，数据分析，图形显示和程序编辑调试等功能。

单就MATLAB来说，主要由下面的5各部分构成。

1） 集成开发环境：包括操作桌面、命令窗、历史命令窗、编辑调试器、帮助浏览器、 工作空间浏览器、搜索路径浏览器等工具，方便用户使用和管理MATLAB的函数和文件。 2） 数据库数库：数学函数库（包含600个数学应用类函数）是MATLAB语言的基础，也是各种工具箱应用的基础。这些数学函数采用国际上公认的最先进的可靠算法，经过专家优化后以简单易用的形式呈现出来，以帮助用户快速、准确、可靠的完成各种数值计算。

3） MATLAB语言：MATLAB语言使用方便灵活，它不仅具有条件控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等一般程序语言特性，而且更有便于矩阵和数组的操作和运算。MATLAB语言既可以进行小规模编程，完成算法设计和算法实验等基本任务，也可

- - 28