[发明专利]一种船用混合调节核汽轮机组耦合变工况计算模型

权利要求书

1.一种船用混合调节核汽轮机组耦合变工况计算模型，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：导入核动力汽轮机结构参数和汽轮机特定工况下的蒸汽参数、蒸汽流量、汽轮机转速，利用汽轮机整机变工况计算方法计算出汽轮机排汽状态点；

步骤二：将得到的排汽状态点参数作为冷凝器的输入参数，给定循环水系统和抽气系统的工作参数，基于冷凝器动态模型的变工况分析模型，求出冷凝器内的压力值；

步骤三：若计算冷凝器压力值与汽轮机排至冷凝器的蒸汽压力值相对误差满足要求，则输出汽轮机组功率、冷凝器压力值，如不满足误差要求，则以计算出的冷凝器压力值替换汽轮机预估排汽压力值，通过迭代方式求解，直至满足收敛条件；

步骤一中汽轮机整机变工况计算方法，包括以下步骤：

步骤一：基于弗留格尔公式，考虑核动力凝汽式汽轮机湿蒸汽特点和变工况特点，给出压力级组的变工况计算公式

式中，G、G₁为设计工况、变工况的蒸汽流量；p₂、p₂₁为设计工况、变工况的压力级组前压力；v₂、v₂₁为设计工况、变工况的压力级组前比容，由上式求得工况变化后压力级级组前的压力p₂₁，该压力为调节级级后的压力值；

步骤二：由调节级级后的压力值和汽轮机入口的蒸汽参数，通过调节级的逆顺序变工况算法便可计算出调节级的输出功率P₁和调节级后的比焓值h₂₁；

步骤三：获取调节级后汽室的焓值，即级组前焓值h₂₁和压力p₂₁，可依据下列式子求得压力级级组输出功率

s₂₁＝f(p₂₁,h₂₁)

P₂＝G(h₂₁-h_z1)

式中，η_f为压力级级组效率，p_z1为排汽蒸汽压力，η_f＝f(x_a)，x_a为级的速比，由此可得整机的输出功率P＝P₁+P₂和机组的排汽焓值h_z1。

2.根据权利要求1所述的一种船用混合调节核汽轮机组耦合变工况计算模型，其特征在于：步骤一中的核动力汽轮机为单缸凝汽式汽轮机，该汽轮机由一个调节级和一个压力级组构成，其配汽方式为喷嘴配汽和节流配汽的混合配汽方式，其输入结构参数为汽轮机通流部分的结构参数、调节级的部分进汽度、汽轮机级数、调节阀的开启状态。

3.根据权利要求1所述的一种船用混合调节核汽轮机组耦合变工况计算模型，其特征在于：步骤一中所述汽轮机不同工况下的蒸汽参数，包括汽轮机入口蒸汽压力h₀₁、入口蒸汽干度x₀₁、预估排汽蒸汽压力p_z。

4.根据权利要求1所述的一种船用混合调节核汽轮机组耦合变工况计算模型，其特征在于：步骤二中循环水系统和抽气系统的工作参数包括：循环冷却水的入口温度、循环冷却水的流量、抽出汽气混合物流量。

5.根据权利要求1所述的一种船用混合调节核汽轮机组耦合变工况计算模型，其特征在于：步骤二中基于冷凝器动态模型的变工况分析模型，实现过程将冷凝器分为蒸汽区、空气区、热水井区、冷凝器管侧区，以冷凝器四个区的质量守恒方程和能量守恒微分方程为基础，联立求解便可实现冷凝器动态特性计算，进而获取冷凝器真空值、冷却水出口温度、传热端差。

6.根据权利要求1所述的一种船用混合调节核汽轮机组耦合变工况计算模型，其特征在于：步骤三中冷凝器压力值与汽轮机排至冷凝器的蒸汽压力值相对误差为0.1％。