汽轮机热力性能计算软件设计与实现
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关键词：汽轮机；热耗率计算；ＡＳＭＥ试验规程；ＭＦＣ开发；ＳＱＬｓｅｒｖｅｒ数据库；系统设计 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－２２７９．２０１６．０２．０１７ 中图分类号：ＴＰ３１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－２２７９（２０１６）０２－００６５－０５
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＴｕｒｂｉｎｅＴｈｅｒｍａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＣａｌｃｕｌａｔｉｎｇＳｏｆｔｗａｒｅ
主要代码如下： ／输入系数矩阵和常数矩阵（即增广矩阵）的 元素 ／
ｇｅｔａｒｒａｙ（ｎ）； ／输出最终的增广矩阵 ／ ｓｈｏｗａｒｒａｙ（ｎ）；ｃｏｕｎｔａｒｒａｙ（ｎ）； ／ Ｗｆ＝Ｗｍ＋Ｗ７＋Ｗ６＋Ｗｄ－Ｗｄｓ＋进入水泵的 密封水量 －泵的泄漏量 －减温水量／ Ｗ７＝ｂ［０］；Ｗ６＝ｂ［１］；Ｗｄ＝ｂ［２］；Ｗ５＝Ｗｄ－Ｗｈｐ， Ｗ４＝ｂ［３］；Ｗ３＝ｂ［４］；Ｗ２＝ｂ［５］；Ｗ１＝ｂ［６］； Ｗｆ＝Ｗｍ＋Ｗ７＋Ｗ６＋Ｗｄ＋Ｗｐｕｍｐｍｉｎ－Ｗｄｓ－（Ｗｐｕｍｐ ｍｏｕｔ＋Ｗｐｕｍｐｚｏｕｔ）－（Ｗｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ＋Ｗｒｅａｇａｉｎ）； Ｗｃｏｌｄｒｅａｇａｉｎ ＝ Ｗ０ － Ｗ２ｌｏｓｔ－ Ｗｒｅａｇｉａｎｌｏｓｔ－ Ｗ１ｈｉｇｈｌｏｓｔ－Ｗ１ｌｏｗｌｏｓｔ－Ｗｈｅａｔｅｒｌｏｓｔ－Ｗ７ｈｅａｔｅｒｌｏｓｔ－ Ｗ２ｈｅａｔｅｒｌｏｓｔ－Ｗｌｏｗａｉｒｌｏｓｔ； Ｗｈｏｔｒｅａｇａｉｎ＝Ｗｃｏｌｄｒｅａｇａｉｎ＋Ｗｒｅａｇａｉｎ； ／计算汽轮机的净耗率 ＨＲ／ ＨＲ＝（（Ｗ０－Ｗｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ）（ｈ０－ｈｆｏ７）＋Ｗｓｕ ｐｅｒｈｅａｔｅｒ （ｈ０－ｈｆｉ６）＋（Ｗｈｏｔｒｅａｇａｉｎ－Ｗｒｅａｇａｉｎ） （ｈｈｒｈ－ｈｃｒｈ）＋Ｗｒｅａｇａｉｎ（ｈｈｒｈ－ｈｒｈｓ））／Ｆｐｏｗｅｒ； 在结果修正模块中，修正是根据 ＡＳＭＥＰＴＣ６试 验规程对上述计算结果进行系统修正和参数修正， 其基本原则是实测的流量和通流部分的效率恒定。 程序将系统修正项目的设计值带入，进一步迭代计 算，对影响给水加热系统的变量和发电机运行参数 的偏离量进行修正。 在数据处理模块中，系统提供汽轮机运行单参 数的影响仿真分析和数据的条件查询和删除。 系统功能组成框架图如图 ４所示 。
第 ２期
２０１６年 ４月
微 处 理 机
ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＥＳＳＯＲＳ
Ｎｏ．２ Ａｐｒ．，２０１６
汽轮机热力性能计算软件设计与实现
周 悦，胡 钢，江 冰，蔡昌春
（河海大学物联网工程学院 江苏省输配电装备技术重点实验室，常州 ２１３０２２）
摘 要：为了提高热力发电厂的经济效益和达到节能降耗的要求，研究了汽轮机原则性热力系 统原理、热力性能试验过程和热耗率计算方法，基于 ＡＳＭＥＰＴＣ６—１９９６汽轮机试验规程对电厂原 则性热力系统进行数学建模，开发了基于 Ｃ／Ｓ架构的汽轮机热力性能计算系统。系统采用 Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０作为开发环境，使用 Ｃ＋＋语言编写，实现汽轮机热力性能计算。ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２００８作为后 台数据库，实现数据的查询、修改及存储。整个系统包括应用层、业务层和数据层，具体功能模块包 括参数设置模块、综合性能计算模块，结果修正模块及数据查询模块。软件计算精度较高，操作方 便，界面简洁，具有实际应用价值。
２期
周 悦等：汽轮机热力性能计算软件设计与实现
·６７·
算公式表示，一个复杂的原则性热力系统就能简化 为这些模型的组合。
该模型的核心为汽轮机净耗率公式： ＨＲ＝［（Ｗｔ－Ｗｓｈｓ）（ｈｔ－ｈｆｏ７）＋Ｗｓｈｓ（ｈｔ－ｈｆｉ６）＋
（Ｗｒ－Ｗｒｈｓ）（ｈｈｒｈ－ｈｃｒｈ）＋Ｗｒｈｓ（ｈｈｒｈ－ｈｒｈｓ）］÷Ｐ （３） 式中，Ｗｔ为 主 蒸 汽 流 量 （ｌｂｍ／ｈ）；Ｗｒ为 再 热 蒸 汽流量（ｌｂｍ／ｈ）；ｈｔ为主蒸汽焓值（Ｂｔｕ／ｌｂｍ）；ｈｈｒｈ为 再热器出口蒸 汽 焓 值 （Ｂｔｕ／ｌｂｍ）；ｈｃｒｈ为 再 热 器 进 口 蒸汽焓值（Ｂｔｕ／ｌｂｍ）；Ｗｓｈｓ为过热器减温水量；Ｗｒｈｓ为 再热器减温水量；ｈｆｏ７为 ７号加热器出口给水熔；ｈｆｉ６ 为 ６号加热器进口给水熔；ｈｒｈｓ为再热器减温水熔；Ｐ 为发电机出力。
ＺｈｏｕＹｕｅ，ＨｕＧａｎｇ，ＪｉａｎｇＢｉｎｇ，ＣａｉＣｈａｎｇｃｈｕｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＪｉａｎｇｓｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ＆ ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ２１３０２２，Ｃｈｉｎａ）
图 １ 级控制体划分示例
图 ２ 热力系统模型
（２）建立热力系统矩阵模型
程，整理成矩阵形式，有
根据加热器模型列出每一级加热器的热平衡方
ｅ１ｑｆ
ａ１ ｅ１ｗｘ
ｅ２ｓｆ ｅ２ｑｆ
ａ２
ｅ２ｗｘ
ｅ３ｓｆ＋ｅ３ｗｘ ｅ３ｓｆ＋ｅ３ｗｘ ｅ３ｑｆ＋ｅ３ｗｘ ｅ４ｗｘ ｅ４ｗｘ ｅ４ｗｘ ｅ４ｑｆ
终水流量、主蒸气流量和汽轮机净耗率，用户可选择
是否进行修正，是否对汽轮机运行参数进行影响分
析，是否对数据进行查询或删除。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｕｎｉｔａｎｄｓａｖｅｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅ ｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｔｈｅｒｍａｌｓｙｓｔｅｍｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｈｅｒｍａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓａｎｄｈｅａｔｒａｔｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈ ｏｄ，ａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｅｄｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅｔｈｅｒｍａｌｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄｏｎＡＳＭＥＰＴＣ６－１９９６ｔｅｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓａｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．ＴｈｅｐａｐｅｒｄｅｖｅｌｏｐｓｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｔｈｅｒｍａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｂａｓｅｄｏｎＣ／Ｓａｒｃｈｉｔｅｃ ｔｕｒｅ．ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０ｉｓｕｓｅｄａｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｏｄｅｖｅｌｏｐｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２００８ｕｓｅｄ ａｓｔｈｅｂａｃｋ－ｅｎｄｄａｔａｂａｓｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｑｕｅｒｙ，ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｔｏｒａｇｅｏｆｄａｔａ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｅｓａｐｐｌｉ ｃａｔｉｏｎｌａｙｅｒ，ｂｕｓｉｎｅｓｓｌａｙｅｒａｎｄｄａｔａｌａｙｅｒ，ａｎｄｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｅｓｉｎｃｌｕｄｅｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇｍｏｄｕｌｅ， ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ，ｒｅｓｕｌｔｓｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｓａｎｄｄａｔａｑｕｅｒｙｍｏｄｕｌｅ．Ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅ ｈａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙ，ｓｉｍｐｌｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ．
作者简介：周悦（１９９０－），女，福建省福州市人，硕士研究生，主研方向：物联网技术与应用。 收稿日期：２０１５－０５－１９
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微 处 理 机
２０１６年
精度和可操作性［５］。
２ 汽轮机热力性能计算
２．１ 汽轮机热耗率计算
汽轮机热耗的定义如下：
热耗 ＝供给系统的热出量力－回收的热量
（１）
汽轮机 的 热 耗 可 用 毛 热 耗 或 净 热 耗 表 示。 但
软件基于 ＭＦＣ平台及 ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２００８数据库 开发。利用 ＡＤＯ技术实现数据库与软件平台的连 接，实现数据的查询、修改及存储。
基于分层设计的思想，将汽轮机热力性能计算 软件总体框架分为应用层、业务层和数据层，如图 ３ 所示。
应用层 业务层 数据层
参数影响仿真分析 数据查询 汽轮机参数设置 热耗率计算
应用价值。 不同于 以 往 基 于 汽 轮 机 参 数 系 列 国 家 标 准
（ＧＢ）的汽轮机热耗率研究，考虑到近年来我国大量 引进国外先进技术，通常选用国际上通用的 ＡＳＭＥ 标准作为 汽 轮 机 经 济 性 能 评 价 依 据，该 研 究 基 于 ＡＳＭＥＰＴＣ６—１９９６试验规程［３］，该标准主要用于电 厂汽轮机本体性能 －热耗及出率的测量［４］。ＡＳＭＥ ＰＴＣ６相对于其它汽轮机性能试验规程，具有更高的
３ 汽轮机热力性能计算软件设计
本系统以 ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０为平台进行开发，根 据机组运 行 参 数 （主 蒸 汽 温 度、主 蒸 汽 压 力、流 量、 焓值等）进行计算并输出汽轮机的热耗率。该软件 基本上满足了汽轮机组原则性热力系统计算的需 求，其实际意义是电厂能够根据计算结果调节机组 运行状态，起到提高发电效率，降低煤耗的作用。 ３．１ 软件总体设计
是，毛热耗不能体现由泵功率的改变所造成的性能
差异，因此采用净耗率来表示汽轮机的性能值。
２．２ 汽轮机数学建模
机组回热系统是发电厂热力系统中最重要也是
最复杂的部分，其由回热加热器、回热抽气管道、疏 水管道等组成，其核心是回热加热器。加热器数学 模型的建立是编写汽轮机组热力性能计算软件的难 点所在。
针对以上难点，采取如下解决方法： （１）建立热力系统模型 建立计算模型的基础是进行能量和质量平衡的 分析，分析的关键是划分控制体。由于划分的控制 体总是包含热力系统的某一级抽汽加热器，所以称 之为级控制体。 以图 １所示的热力系统为例，按照加热器模型， 对该系统通用化，可得热力系统模型，如图 ２所示。
不相同，但是汽轮机的各子系统、各部件都可以抽象
（３）建立汽轮机性能指标数学模型
为研究对象，建立能够反映介质和设备特性的数学
热力发电厂原则性热力系统由热力设备和汽 模型。每个对象都用一个或多个数据变量表示其特
水管道等构成。虽然各种热力过程的原理和方法均 性参数和输入输出参数，对象之间的热力关系用计
×
ａ３ ａ４
＝
ｅ３ｗｘ ｅ４ｗｘ
ｅ５ｗｘ ｅ５ｗｘ ｅ５ｗｘ
ｅ５ｓｆ＋ｅ５ｗｘ ｅ５ｑｆ＋ｅ５ｗｘ
ｅ６ｗｘ ｅ６ｗｘ ｅ６ｗｘ ｅ６ｗｘ ｅ６ｗｘ ｅ６ｑｆ
ａ５
ａ６
ｅ５ｗｘ
ｅ６ｗｘ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ；Ｈｅａｔｒａｔｅ；ＡＳＭＥ Ｔｅｓｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ＭＦＣ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ＳＱＬ ｓｅｒｖｅｒ ｄａｔａｂａｓｅ；Ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ
１ 引 言
火电发展需要逐步提高火电机组的运行效益， 同时兼顾 资 源 的 有 效 节 约［１］。 随 着 我 国 生 活 与 工 业用电的需求不断增大，高参数、大容量的汽轮机组 不断开发、研制成功［２］．为了降低煤耗、提高发电效 率，研究了汽轮机原理与数学建模并开发了应用软 件，该软件对电厂的经济运行及节能降耗具有实际
－ 参数设置模块 － 汽轮机运行参数设置
汽轮机热力 － 计算模块 － 汽轮机热耗率计算
性能试验 －－－ 结果修正模块 － 计算结果修正 计算系统
－ 数据处理模块
－
汽轮机参数影响仿真 分析数据查询及删除
图 ４ 系统功能组成框架图
３．３ 软件工作流程图
软件工作流程如图 ５所示。运行软件后，用户
输入汽轮机的各项运行参数，计算各级输水流量、最
数据库表 数据库连接
图 ３ 软件总体框架
３．２ 系统功能设计 软件分为以下四个功能模块：参数设置模块、综
合计算模块、结果修正模块和数据处理模块。 在参数设置模块中，用户输入汽轮机组容量、机
组相对内效率，各部分汽水流量、热经济指标、热耗 率等各项汽轮机运行参数。
在计算模块中，计算模型根据上文的汽轮机热 耗率模型转化而来。程序调用输入的参数，根据各 数据之间的热力关系公式进行计算。这个数学模型 构成了汽轮机原则性热力系统业务层的核心。
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＴｕｒｂｉｎｅＴｈｅｒｍａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＣａｌｃｕｌａｔｉｎｇＳｏｆｔｗａｒｅ
主要代码如下： ／输入系数矩阵和常数矩阵（即增广矩阵）的 元素 ／
ｇｅｔａｒｒａｙ（ｎ）； ／输出最终的增广矩阵 ／ ｓｈｏｗａｒｒａｙ（ｎ）；ｃｏｕｎｔａｒｒａｙ（ｎ）； ／ Ｗｆ＝Ｗｍ＋Ｗ７＋Ｗ６＋Ｗｄ－Ｗｄｓ＋进入水泵的 密封水量 －泵的泄漏量 －减温水量／ Ｗ７＝ｂ［０］；Ｗ６＝ｂ［１］；Ｗｄ＝ｂ［２］；Ｗ５＝Ｗｄ－Ｗｈｐ， Ｗ４＝ｂ［３］；Ｗ３＝ｂ［４］；Ｗ２＝ｂ［５］；Ｗ１＝ｂ［６］； Ｗｆ＝Ｗｍ＋Ｗ７＋Ｗ６＋Ｗｄ＋Ｗｐｕｍｐｍｉｎ－Ｗｄｓ－（Ｗｐｕｍｐ ｍｏｕｔ＋Ｗｐｕｍｐｚｏｕｔ）－（Ｗｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ＋Ｗｒｅａｇａｉｎ）； Ｗｃｏｌｄｒｅａｇａｉｎ ＝ Ｗ０ － Ｗ２ｌｏｓｔ－ Ｗｒｅａｇｉａｎｌｏｓｔ－ Ｗ１ｈｉｇｈｌｏｓｔ－Ｗ１ｌｏｗｌｏｓｔ－Ｗｈｅａｔｅｒｌｏｓｔ－Ｗ７ｈｅａｔｅｒｌｏｓｔ－ Ｗ２ｈｅａｔｅｒｌｏｓｔ－Ｗｌｏｗａｉｒｌｏｓｔ； Ｗｈｏｔｒｅａｇａｉｎ＝Ｗｃｏｌｄｒｅａｇａｉｎ＋Ｗｒｅａｇａｉｎ； ／计算汽轮机的净耗率 ＨＲ／ ＨＲ＝（（Ｗ０－Ｗｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ）（ｈ０－ｈｆｏ７）＋Ｗｓｕ ｐｅｒｈｅａｔｅｒ （ｈ０－ｈｆｉ６）＋（Ｗｈｏｔｒｅａｇａｉｎ－Ｗｒｅａｇａｉｎ） （ｈｈｒｈ－ｈｃｒｈ）＋Ｗｒｅａｇａｉｎ（ｈｈｒｈ－ｈｒｈｓ））／Ｆｐｏｗｅｒ； 在结果修正模块中，修正是根据 ＡＳＭＥＰＴＣ６试 验规程对上述计算结果进行系统修正和参数修正， 其基本原则是实测的流量和通流部分的效率恒定。 程序将系统修正项目的设计值带入，进一步迭代计 算，对影响给水加热系统的变量和发电机运行参数 的偏离量进行修正。 在数据处理模块中，系统提供汽轮机运行单参 数的影响仿真分析和数据的条件查询和删除。 系统功能组成框架图如图 ４所示 。
第 ２期
２０１６年 ４月
微 处 理 机
ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＥＳＳＯＲＳ
Ｎｏ．２ Ａｐｒ．，２０１６
汽轮机热力性能计算软件设计与实现
周 悦，胡 钢，江 冰，蔡昌春
（河海大学物联网工程学院 江苏省输配电装备技术重点实验室，常州 ２１３０２２）
摘 要：为了提高热力发电厂的经济效益和达到节能降耗的要求，研究了汽轮机原则性热力系 统原理、热力性能试验过程和热耗率计算方法，基于 ＡＳＭＥＰＴＣ６—１９９６汽轮机试验规程对电厂原 则性热力系统进行数学建模，开发了基于 Ｃ／Ｓ架构的汽轮机热力性能计算系统。系统采用 Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０作为开发环境，使用 Ｃ＋＋语言编写，实现汽轮机热力性能计算。ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２００８作为后 台数据库，实现数据的查询、修改及存储。整个系统包括应用层、业务层和数据层，具体功能模块包 括参数设置模块、综合性能计算模块，结果修正模块及数据查询模块。软件计算精度较高，操作方 便，界面简洁，具有实际应用价值。
２期
周 悦等：汽轮机热力性能计算软件设计与实现
·６７·
算公式表示，一个复杂的原则性热力系统就能简化 为这些模型的组合。
该模型的核心为汽轮机净耗率公式： ＨＲ＝［（Ｗｔ－Ｗｓｈｓ）（ｈｔ－ｈｆｏ７）＋Ｗｓｈｓ（ｈｔ－ｈｆｉ６）＋
（Ｗｒ－Ｗｒｈｓ）（ｈｈｒｈ－ｈｃｒｈ）＋Ｗｒｈｓ（ｈｈｒｈ－ｈｒｈｓ）］÷Ｐ （３） 式中，Ｗｔ为 主 蒸 汽 流 量 （ｌｂｍ／ｈ）；Ｗｒ为 再 热 蒸 汽流量（ｌｂｍ／ｈ）；ｈｔ为主蒸汽焓值（Ｂｔｕ／ｌｂｍ）；ｈｈｒｈ为 再热器出口蒸 汽 焓 值 （Ｂｔｕ／ｌｂｍ）；ｈｃｒｈ为 再 热 器 进 口 蒸汽焓值（Ｂｔｕ／ｌｂｍ）；Ｗｓｈｓ为过热器减温水量；Ｗｒｈｓ为 再热器减温水量；ｈｆｏ７为 ７号加热器出口给水熔；ｈｆｉ６ 为 ６号加热器进口给水熔；ｈｒｈｓ为再热器减温水熔；Ｐ 为发电机出力。
ＺｈｏｕＹｕｅ，ＨｕＧａｎｇ，ＪｉａｎｇＢｉｎｇ，ＣａｉＣｈａｎｇｃｈｕｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＪｉａｎｇｓｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ＆ ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ２１３０２２，Ｃｈｉｎａ）
图 １ 级控制体划分示例
图 ２ 热力系统模型
（２）建立热力系统矩阵模型
程，整理成矩阵形式，有
根据加热器模型列出每一级加热器的热平衡方
ｅ１ｑｆ
ａ１ ｅ１ｗｘ
ｅ２ｓｆ ｅ２ｑｆ
ａ２
ｅ２ｗｘ
ｅ３ｓｆ＋ｅ３ｗｘ ｅ３ｓｆ＋ｅ３ｗｘ ｅ３ｑｆ＋ｅ３ｗｘ ｅ４ｗｘ ｅ４ｗｘ ｅ４ｗｘ ｅ４ｑｆ
终水流量、主蒸气流量和汽轮机净耗率，用户可选择
是否进行修正，是否对汽轮机运行参数进行影响分
析，是否对数据进行查询或删除。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｕｎｉｔａｎｄｓａｖｅｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅ ｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｔｈｅｒｍａｌｓｙｓｔｅｍｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｈｅｒｍａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓａｎｄｈｅａｔｒａｔｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈ ｏｄ，ａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｅｄｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅｔｈｅｒｍａｌｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄｏｎＡＳＭＥＰＴＣ６－１９９６ｔｅｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓａｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．ＴｈｅｐａｐｅｒｄｅｖｅｌｏｐｓｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｔｈｅｒｍａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｂａｓｅｄｏｎＣ／Ｓａｒｃｈｉｔｅｃ ｔｕｒｅ．ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０ｉｓｕｓｅｄａｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｏｄｅｖｅｌｏｐｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２００８ｕｓｅｄ ａｓｔｈｅｂａｃｋ－ｅｎｄｄａｔａｂａｓｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｑｕｅｒｙ，ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｔｏｒａｇｅｏｆｄａｔａ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｅｓａｐｐｌｉ ｃａｔｉｏｎｌａｙｅｒ，ｂｕｓｉｎｅｓｓｌａｙｅｒａｎｄｄａｔａｌａｙｅｒ，ａｎｄｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｅｓｉｎｃｌｕｄｅｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇｍｏｄｕｌｅ， ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ，ｒｅｓｕｌｔｓｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｓａｎｄｄａｔａｑｕｅｒｙｍｏｄｕｌｅ．Ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅ ｈａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙ，ｓｉｍｐｌｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ．
作者简介：周悦（１９９０－），女，福建省福州市人，硕士研究生，主研方向：物联网技术与应用。 收稿日期：２０１５－０５－１９
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微 处 理 机
２０１６年
精度和可操作性［５］。
２ 汽轮机热力性能计算
２．１ 汽轮机热耗率计算
汽轮机热耗的定义如下：
热耗 ＝供给系统的热出量力－回收的热量
（１）
汽轮机 的 热 耗 可 用 毛 热 耗 或 净 热 耗 表 示。 但
软件基于 ＭＦＣ平台及 ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２００８数据库 开发。利用 ＡＤＯ技术实现数据库与软件平台的连 接，实现数据的查询、修改及存储。
基于分层设计的思想，将汽轮机热力性能计算 软件总体框架分为应用层、业务层和数据层，如图 ３ 所示。
应用层 业务层 数据层
参数影响仿真分析 数据查询 汽轮机参数设置 热耗率计算
应用价值。 不同于 以 往 基 于 汽 轮 机 参 数 系 列 国 家 标 准
（ＧＢ）的汽轮机热耗率研究，考虑到近年来我国大量 引进国外先进技术，通常选用国际上通用的 ＡＳＭＥ 标准作为 汽 轮 机 经 济 性 能 评 价 依 据，该 研 究 基 于 ＡＳＭＥＰＴＣ６—１９９６试验规程［３］，该标准主要用于电 厂汽轮机本体性能 －热耗及出率的测量［４］。ＡＳＭＥ ＰＴＣ６相对于其它汽轮机性能试验规程，具有更高的
３ 汽轮机热力性能计算软件设计
本系统以 ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０为平台进行开发，根 据机组运 行 参 数 （主 蒸 汽 温 度、主 蒸 汽 压 力、流 量、 焓值等）进行计算并输出汽轮机的热耗率。该软件 基本上满足了汽轮机组原则性热力系统计算的需 求，其实际意义是电厂能够根据计算结果调节机组 运行状态，起到提高发电效率，降低煤耗的作用。 ３．１ 软件总体设计
是，毛热耗不能体现由泵功率的改变所造成的性能
差异，因此采用净耗率来表示汽轮机的性能值。
２．２ 汽轮机数学建模
机组回热系统是发电厂热力系统中最重要也是
最复杂的部分，其由回热加热器、回热抽气管道、疏 水管道等组成，其核心是回热加热器。加热器数学 模型的建立是编写汽轮机组热力性能计算软件的难 点所在。
针对以上难点，采取如下解决方法： （１）建立热力系统模型 建立计算模型的基础是进行能量和质量平衡的 分析，分析的关键是划分控制体。由于划分的控制 体总是包含热力系统的某一级抽汽加热器，所以称 之为级控制体。 以图 １所示的热力系统为例，按照加热器模型， 对该系统通用化，可得热力系统模型，如图 ２所示。
不相同，但是汽轮机的各子系统、各部件都可以抽象
（３）建立汽轮机性能指标数学模型
为研究对象，建立能够反映介质和设备特性的数学
热力发电厂原则性热力系统由热力设备和汽 模型。每个对象都用一个或多个数据变量表示其特
水管道等构成。虽然各种热力过程的原理和方法均 性参数和输入输出参数，对象之间的热力关系用计
×
ａ３ ａ４
＝
ｅ３ｗｘ ｅ４ｗｘ
ｅ５ｗｘ ｅ５ｗｘ ｅ５ｗｘ
ｅ５ｓｆ＋ｅ５ｗｘ ｅ５ｑｆ＋ｅ５ｗｘ
ｅ６ｗｘ ｅ６ｗｘ ｅ６ｗｘ ｅ６ｗｘ ｅ６ｗｘ ｅ６ｑｆ
ａ５
ａ６
ｅ５ｗｘ
ｅ６ｗｘ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ；Ｈｅａｔｒａｔｅ；ＡＳＭＥ Ｔｅｓｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ＭＦＣ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ＳＱＬ ｓｅｒｖｅｒ ｄａｔａｂａｓｅ；Ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ
１ 引 言
火电发展需要逐步提高火电机组的运行效益， 同时兼顾 资 源 的 有 效 节 约［１］。 随 着 我 国 生 活 与 工 业用电的需求不断增大，高参数、大容量的汽轮机组 不断开发、研制成功［２］．为了降低煤耗、提高发电效 率，研究了汽轮机原理与数学建模并开发了应用软 件，该软件对电厂的经济运行及节能降耗具有实际
－ 参数设置模块 － 汽轮机运行参数设置
汽轮机热力 － 计算模块 － 汽轮机热耗率计算
性能试验 －－－ 结果修正模块 － 计算结果修正 计算系统
－ 数据处理模块
－
汽轮机参数影响仿真 分析数据查询及删除
图 ４ 系统功能组成框架图
３．３ 软件工作流程图
软件工作流程如图 ５所示。运行软件后，用户
输入汽轮机的各项运行参数，计算各级输水流量、最
数据库表 数据库连接
图 ３ 软件总体框架
３．２ 系统功能设计 软件分为以下四个功能模块：参数设置模块、综
合计算模块、结果修正模块和数据处理模块。 在参数设置模块中，用户输入汽轮机组容量、机
组相对内效率，各部分汽水流量、热经济指标、热耗 率等各项汽轮机运行参数。
在计算模块中，计算模型根据上文的汽轮机热 耗率模型转化而来。程序调用输入的参数，根据各 数据之间的热力关系公式进行计算。这个数学模型 构成了汽轮机原则性热力系统业务层的核心。