论文总字数：22955字

摘 要

在热力电厂中，汽轮机作为电厂的一个重要组成部分，将蒸汽的内能转化为机械能。汽轮机的运行原理是利用蒸汽在汽轮机内部膨胀做功，从而带动汽轮机叶片旋转。但在整个过程中，如何通过在蒸汽流量不同、初参数不同的情况下得到汽轮机运行参数，就需要许多的实验来得到相关的数据。在当今电脑计算机软件在科研工作中已经得到了大量运用，尤其当MATLAB，LabVIEW等软件的开发为科研人员提供了便捷的模拟平台。所以本文基于MATLAB对汽轮机热力建模，以及对该汽轮机组进行热力分析。

本文选取了引进的600MW汽轮机机组，这个机组由锅炉，汽轮机高压缸、中压缸以及低压缸组成。原有的加热器分为三个高压加热器、除氧器和四个低压加热器。本文对锅炉模块，调节级模块、高中低压模块、加热器模块、凝汽器模块进行建模，编写出各个模块的M文件函数。通过设置不同的蒸汽初压，调节汽轮机喷嘴阀门开度来满足机组的各个负荷点，得到热耗率，再选出满足该负荷但热耗率最小的最优初压。所以就可以找出在不同负荷下最优的运行初始参数，得到变化趋势。

考虑到模拟汽轮机机组与实际生产中的机组有些许不同，本文所使用的参数和各个已知效率都采用引进的600MW机组所使用的参数来进行设计计算。所得到的结果也满足原先的设想，即存在一个最优初压使得整个机组的热耗率达到最低值，效率也是最高的。

关键词：汽轮机机组仿真；热力建模及分析；MATLAB仿真；系统仿真；最优初 压

Abstract

In the thermal power plant, the turbine as an important part of the power plant, turn the steam energy into mechanical energy. Turbine operating principle is the use of steam in the steam turbine internal expansion work, thus driving the turbine blade rotation. But in the whole process, how to steam turbine flow in different, the initial parameters of different cases to get the turbine operating parameters. Which requires a lot of experiments to get the relevant data. Now, computer software in scientific research has been a lot of use, especially when MATLAB, LabVIEW and other software development for the researchers to provide a convenient simulation platform. So we decided to MATLAB-based steam turbine thermal modeling, as well as the steam turbine for thermal analysis.

We have developed a 600MW turbine unit, the unit consists of boiler, turbine high pressure cylinder, medium pressure cylinder and low pressure cylinder. The original heater is simplified as three high temperature heaters, a deaerator and four low temperature heaters. The boiler module, the adjustment module, the high and low voltage module, the heater module and the condenser module are modeled. The M file function of each module is written. The steam turbine adjusts the valve opening degree to meet the various load points we set, And then adjust the optimal initial pressure at which the minimum heat dissipation rate is obtained under different initial pressures. So you can find out the optimal initial operating parameters under different loads, and get the trend.

Taking into account the simulated turbine unit and the actual production of the unit is slightly different, we use the parameters and the known efficiency of the introduction of the 600MW unit using the parameters used to design and calculation. The results obtained also meet the original idea, that is, there is an optimal initial pressure so that the entire unit of the heat rate to a minimum, the efficiency is the highest.

Key words: Steam turbine simulation; thermal modeling and analysis; MATLAB simulation; system simulation; optimal initial pressure

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 国内外研究现状及未来发展 2

1.3 本文主要工作 2

1.4 小结 3

第二章 汽轮机各个模块 4

2.1 调节阀 4

2.2 调节级 5

2.3 级组 7

2.3.1 汽轮级级内压力与流量关系 7

2.3.2 汽轮级级组压力与流量关系 7

2.3.3 汽轮级抽汽焓值的计算 9

2.4 回热加热器 10

2.4.1 回热加热器的类型 10

2.4.2 回热加热器系统的损失 11

2.4.3 回热加热器系统计算方法和步骤 11

2.4.4 回热加热器系统热平衡式的拟定 12

2.5 给水泵和小汽机 14

2.6 水蒸汽函数 16

2.7 小结 16

第三章 最优初压的计算与分析 17

3.1 汽轮机机组功率和热耗率的计算 17

3.2 机组最优初压的计算 18

3.3 最优初压计算与实践的结合 19

3.4 小结 23

第四章 结论及展望 24

致 谢 25

参考文献： 26

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

在现代社会中，电力作为一种重要的能源关乎于国民生计，根据调查显示，在近几年的电力使用中，我国电力供求关系基本达到平衡。电力的消耗更多的倒向了第二第三产业，随着电力需求的增长，我国电力生产如热力发电厂在国家政府的大力支持下得到了相应的发展。虽然我国在能源方面一直注意发展新型能源行业，如太阳能、风能、潮汐能、地热能以及生物质能用来生产电力，但是由于我国国情的现状以及国家资源的分布和储量，火力发电在将来很长一段时间之内都占据我国绝大部分发电比例。现在我国火力发电的发电装机容量已经占到全国总装机容量的73%左右^[1]，仍然是我国电力行业的巨头，其对国家电力发展所做出的贡献不可小觑。

随着世界各国人民对环境的重视程度越来越高，电力行业的发展终将成为环境友好型产业，在“十二五”期间，国家重点整治了一大批污染高、能耗多的企业。政府部门为了构建节能减排型发电厂，关闭了一系列的小型汽轮机机组，同时建造了许多600MW、1000MW的大型超超临界机组，增大了热力发电厂的发电效率，减小了热耗率。在我国的电力行业中，标准煤耗率如今仍比世界先进水平高50克左右，所以在此行业仍需要长期的发展和前进来赶超世界先进水平。

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