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摘 要

机组运行的安全性和经济性一直都是电力行业所追求的目标，性能监测不仅可以对机组的安全指标进行监视，还可以对电厂的生产过程进行全面的经济分析。性能监测对实时数据进行计算分析，得出的性能指标可以为电厂人员的操作提供有力的数据支持，并有助于及时发现运行中出现的问题。

本文首先对燃气—蒸汽联合循环系统进行了模块划分和性能计算模型分析，分别建立了燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、热电联产和全厂级指标的性能计算模型；然后对APROS高级过程仿真软件搭建的联合循环机组热力计算仿真模型进行了设计工况和变工况条件下模型可靠性和准确性的验证。之后提出了耗差分析模型，并在APROS仿真模型的基础上采用线性小偏差法对循环机组进行耗差计算和分析。最后以电厂SIS系统平台为基础开发出相关性能监测软件。

关键词：燃气—蒸汽联合循环，性能指标，APROS，耗差分析，能效监测

The Gas-Steam Combined Cycle Power Plant Performance Monitoring

03012404 Yu Yihui

Supervised by Zhou Jianxin

Abstract

The safety and the economy is always the goal of each power plant. The performance monitoring could assure the safety of every parameter and perform a comprehensive economic analysis for the production process. The result of the real-time data calculation and analysis will offer the powerful theory and data support to the plant operation personnel’s operating and help them find problem in their operation in time.

First of all, this paper is based on the analysis of gas-steam combined cycle, the combined cycle system is divided into six parts: gas turbine, HRSG, steam turbine, condenser, combined heat and power generation and plant-level parameters and every part owns its definite calculation model.

Secondly, by using the advanced process software (APROS), this paper established the simulation model of the whole gas steam combined cycle power plant. Then the accuracy and reliability of the model was verified under the design condition and variable working conditions. Furthermore, the energy consumption difference analysis calculation model is proposed. And APROS is used to calculate the energy loss consumption of the combined cycle power plant based on the linear small deviation method. According to the results of comparative analysis, the calculation method of the energy loss for the combined cycle power plant has been discussed.

At last, the whole gas-steam combined cycle performance monitoring and analysis software is achieved by the ways of the computer language C# and the platform .Net.

Keywords: Combined Cycle, performance index, APROS, energy loss analysis, performance monitoring

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 燃气—蒸汽联合循环机组性能分析研究现状 1

1.2.2 耗差分析研究现状 2

1.3本文主要研究内容 3

1.3.1对象介绍 3

1.3.2 研究内容 3

第二章 燃气—蒸汽联合循环性能计算模型 4

2.1 热力系统模块划分 4

2.2 燃气轮机模块 4

2.2.1 燃气轮机的工作原理 4

2.2.2 燃气轮机热力循环的理论模型分析 4

2.2.3 燃气轮机性能指标计算 6

2.3 余热锅炉模块 11

2.3.1 余热锅炉汽水循环的理论模型分析 11

2.3.2 余热锅炉性能指标计算 13

2.4 蒸汽轮机amp;凝汽器模块 13

2.4.1 汽轮机性能指标计算 13

2.4.2 凝汽器性能指标计算 15

2.5 热电联产性能指标计算 16

2.6 全厂级性能指标计算 17

第三章 基于APROS仿真模型的联合循环机组耗差分析 19

3.1 APROS仿真模型的建立与验证 19

3.1.1 APROS仿真模型的建立 19

3.1.2 联合循环机组模型校核验证 23

3.2 燃气—蒸汽联合循环机组耗差分析 28

3.2.1 耗差分析的定义 28

3.2.2 联合循环机组优化目标值的确定 28

3.2.3 耗差分析模型 29

3.3 耗差分析计算实例 36

3.3.1耗差分析线性小偏差影响因子计算 36

3.3.2 耗差计算结果对比分析 38

第四章 联合循环在线性能监测软件开发 42

4.1 热力性能计算软件需求分析 42

4.1.1 软件工程的目标 42

4.1.2 软件的功能需求 42

4.1.3 软件的数据流图 43

4.2 联合循环在线性能监测软件开发 44

4.2.1 软件模块的组成 44

4.2.2 在线性能监测软件各模块结果展示 45

第五章 总结与展望 51

致谢 52

参考文献 53

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

在燃煤电力行业的发展过程中，人们一直在围绕着两大问题进行研究，即：不断提高燃煤电站的单机容量和供电效率；解决日益严重的因燃煤而造成的污染问题，以满足环境保护的要求。

燃气轮机联合循环发电技术与常规燃煤蒸汽轮机电站相比，有以下几个优势：（1）发电效率高，单位造价低；（2）建设周期短；（3）用地用水少；（4）运行高度自动化；（5）运行可靠性高；（6）采用天然气为燃料，污染物排放少，环境性能好。目前，随着燃气轮机单机功率和热效率的提高，特别是日渐成熟的燃气—蒸汽联合循环发电技术，联合循环发电在世界电力系统中的地位发生了显著变化。在初期，联合循环发电作为调峰机组和备用电源使用，而到目前为止，已有部分地区开始使用联合循环发电来携带电网的基本负荷和中间负荷。

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