基于STAR90的600MW仿真机组研发

邓素娟 孔祥山 时海刚

摘要：为了进一步拓展电力培训市场，优化培训项目和培训资源，更好地适应火力发电机组集控化发展的需要；也为了进一步提升为电力企业服务的能力，根据目前火力发电的发展状况和机组配置情况，拟研究开发600MW超临界机组仿真培训系统并考虑安装600MW超临界机组仿真培训软件。

关键词：研究开发；600MW超临界；仿真机组

一、研发设计目标

第一，为600MW超临界机组一线运行人员实际操作能力和分析判断能力提供客观反映。

第二，能实现600MW超临界机组多种工况下机组启动、正常运行调整、机组停运状况的實时监控等操作。

第三，为机组运行人员正确判断、处理各种故障的应急能力提供验证环境，并为正确处理故障和事故现象运行操作方式提供并制订反事故对策。

第四，为机组提供性能计算及实时显示功能。

第五，可对机组运行方式进行分析，以改进操作方式，提供热控和保护系统设计、调试、修改、试验研究等功能。

第六，为600MW超临界机组仿真培训人员提供考核功能。

二、研发设计功能

第一，600MW超临界机组仿真能提供与真实机组完全相同的连续、实时仿真。根据机组运行不同阶段的运行工况，仿真软件自动计算出对应的机组运行参数，这些参数既相互联系又互相影响，并满足能量和质量平衡等定律。同时，把计算后的参数实时输出到硬件接口单元，使其在对应的控制盘台、仪表和CRT上显示出来。如果出现参数越限的情况，系统也会自动处理，以发挥报警或保护动作。

第二，仿真机可实现机、炉、电全系统的冷态、温态、热态和极热态的启动功能。特别是在实现由初负荷到满负荷的操作过程中，把主控室与现场的实际设备紧密地联系起来，并使手动和自动装置结合成有机整体，达到仿真的“真实性”。在从额定负荷转到热态、温态等的停机过程，对金属温度与应力的计算更是贴近真实结果，提高仿真的“针对性”。对锅炉与汽轮发电机的各种不同组合工况，也能真实再现由于运行人员操作不当或设备故障引起的各种异常现象，体现仿真的“客观性”。此外，在控制盘台，DCS-CRT、就地操作站上的显示与操作，其正确与否，均和实际机组的反映一致，实现仿真的“全面性”。

第三，仿真机能实时地仿真发电厂中主、辅设备及系统中出现的各种异常和故障。故障时，能真实反映所有设备特性，输入输出响应和实际情况一致，自动控制系统的故障处理与实际功能也相一致，按照规定的因果、前后关系进行。故障模型应包含在整个机组的全物理过程的仿真模型中，以便实现教练员的故障插入。当学员因操作错误引起故障时，其错误现象和错误关系与真实机组故障实时状况一致。

三、研发设计方案

根据学校发展实际和当前工作需要，在对国内仿真培训系统开发市场进行充分调研的基础上，笔者主要采用的技术是模块化建模技术为技术核心，以过程式计算机编程技术为辅的设计方案；运用图形建模工具，非全范围全过程图形化建模为手段，具备全范围、全过程图形化建模工具平台，具备完全在线技术进行研制开发，力争做到使仿真运行环境与现场实时运行环境一一对应。确保600MW超临界机组仿真培训系统的实效性、先进性和适用性。

四、研发仿真对象

1.锅炉部分。锅炉系统有风烟系统、燃烧系统、制粉系统和灰渣系统设计构造。采用再循环泵启动系统，固态排渣、单炉膛平衡通风、Π型布置、全钢构架悬吊结构、露天布置结构。每台锅炉配有30支油枪用于启动及低负荷运行，送风机、引风机、一次风机各两台。锅炉采用正压直吹式制粉系统，配置六台HP碗式中速磨煤机，30个双旋风煤粉燃烧器。燃烧器错列布置在炉膛的前后墙上，采用对冲燃烧方式。

2.汽轮机部分。汽机采用哈尔滨汽轮机厂生产的CLN60024.2/566/566型600MW单轴、三缸四排汽、高中压合缸、双低压缸四流程、超临界中间再热凝汽式汽轮机。回热系统采用一次再热与三级高压加热器，一级除氧器和四级低压加热器组成八级回热系统。各级加热器疏水逐级自流。给水系统采用2×50%汽动给水泵和一台30%容量的电动给水泵。

3.电气部分。电气部分设置了600MW汽轮发电机的主要部件及参数；汽轮发电机的氢气置换系统及设备；汽轮发电机的定子冷却水系统及设备。该机组发电机采用整体全封闭、定子绕组水内冷、内部氢气循环、定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取气径向斜流的冷却方式并设有定子绕组及转子绕组故障。发电机定、转子绕组均采用F级绝缘。发电机出口电压20KV。发电机电气主接线采用单元接线方式。发电机出口设有开关，发电机解、并列操作通过出口开关的操作来进行的操作方式。