（青岛华丰伟业电力科技工程有限公司 山东青岛 邮编266100）
摘要：介绍了利用美国GP公司软件VirtualPlant为联合循环电站建立模型的过程，分析了VirtualPlant软件的基本结构和功能。建立模型的过程主要就是根据实际运行数据确立各设备的性能曲线的过程。模型可以用来计算预测电站系统运行参数变化时，电站的技术经济指标的变化。以中东某联合循环电站为例，利用其额定设计电负荷和额定热负荷下的设计运行数据，通过设计计算的设备性能曲线，建立了该电站热力循环系统的基本模型，展示出该软件作为现代化工具的先进性和实用性。从建模的步骤和结果可以看出，只要采集电站更多的运行数据就可以建立一个完整的、与实际电站特性相吻合的电站模型，供电站验收和检验厂家机组性能使用。
关键词：联合循环电厂；VirtualPlant软件；建模；分析
引言
电站建模可将一个电厂里机组的各个部件包含在一个总体模型中，通过模拟计算，预测任何局部的改变对整体性能的改善。它与根据经验进行的预测相比，电站建模更具有快速、灵活、经济和科学的特点。本文先分析美国软件VirtualPlant的结构和功能，然后以中东某联合循环电站为例说明其建模过程。本次建模分析了中东某电厂联合循环部分。目的是：分析燃气轮机和扩建端设计是否匹配。分析燃机在基本负荷下排气携带能量是否能满足扩建端基本负荷下锅炉蒸发量所需能量，进而使汽轮发电机达到满负荷状态。通过建模和运行模型，得出的扩建端的热耗、出力等性能指标与设计的热耗、出力等性能指标比较，验证设计的性能指标数值是否符合要求。
1 VirtualPlant的结构和功能
VirtualPlant软件数据库内包含电站内全部的单个设备部件的模型（包括管道），按照设计热平衡图纸，在VirtualPlant软件内选择功能不同的各设备部件模型，并且在各模块内输入设计的额定参数（比如汽机的主蒸汽温度、压力、流量，高压排汽温度、压力、流量等）。然后将各部件用逻辑线连接起来，构成一个电站整体系统，就像真实的电站设备安装好，通过管道、导线等连接起来可以运行一样。
VirtualPlant 模型通过不断迭代计算，使运算结果和实际设计值的偏差不算减小。最小误差可达到0.01%。
设备在实际运行中工况是可以变化的，其性能也随着变化。模型也是一个动态运转过程，随着运行工况的改变，可以计算出相对的热力结果（功率和热耗）。由一系列的单一参数改变而引起模型运转结果变化，模型计算出的相对应热力结果形成的曲线就是某单一参数对功率或热耗的修正曲线。
2中东某联合循环电站建模
2.1 电站介绍
中东某联合循环电站（二拖一）是在单循环（只有燃气轮机）的基础上后期扩建余热锅炉和蒸汽轮机。联合循环电站包括两台250MW燃气轮机，两台余热锅炉，一台蒸汽轮机（262MW）。根据设计院提供的全场热平衡图，结合厂家提供的机组设计参数得知：该联合循环电站由一个高中压合缸，一个低压缸构成，两台余热锅炉的高压主汽汇合后进入高压缸，高压缸末级排汽处有低压补汽，低压补汽和高压排汽汇合后进入低压缸。凝结水经过凝结水泵分别流向两台余热锅炉，给水经过给水泵升压后，分别从给水泵中间抽头和高压抽头流出，进入中压省煤器和高压省煤器。
2.2 建模过程
根据设计院提供的全场热平衡图，结合厂家提供的机组设计参数建立动态模型。选择卧式的余热锅炉模型。按照实际余热锅炉设计图纸中各换热器的布置方式来设置模型中对应换热器的前后位置。由余热锅炉热力计算书中，查找各换热器中工质的参数（温度、压力、流量），然后输入到模型中，到此，余热锅炉模型初步建立完毕。接下来进入调试阶段，通过调节各换热器受热面的大小来控制余热锅炉出口的主蒸汽参数（温度、压力、流量），使余热锅炉出口的主蒸汽参数接近（等于）设计参数。调试余热锅炉在整个模型的建立过程中占据重要地位，直接影响模型的精确程度，也影响模型与实际电站特性的吻合度。到此，完成了建立余热锅炉的模型。
3燃气轮机单循环实际运行情况
燃气轮机单循环实际运行主要参数如下：
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4建模结论
4.1燃气工况结论
1、模型反馈锅炉热力计算书中一些数据不准确，需要调整低压主汽流量，调整后的低压主汽流量对机组出力影响不是很大，在设计参数下（锅炉入口烟气参数为598.5 ℃；626.3 kg/s）预估汽机（汽机的高中压合缸缸效率计算见第5章）在燃气工况下负荷可以达到Base Load。
2、在燃气工况下锅炉入口烟气设计参数为598.5 ℃；626.3 kg/s。在建模过程中发现，此烟气参数不足以满足余热锅炉设计工况下，对应蒸发量的工质的吸热量。在实际运行过程中，燃机负荷在250MW时，排烟温度为595℃，和锅炉入口烟气的设计参数598.5℃相差不大。实际的燃机的排气参数也是根据环境参数不断变化的，受环境参数影响比较大。所以需要特别注意燃机实际运行时，烟气参数能不能达到锅炉设计工况下，对应蒸发量的工质吸热的要求。目前，燃机实际运行的排气参数和锅炉入口烟气的设计参数很接近，在该烟气参数下，汽机的负荷有可能达到Base Load。
3、因本项目扩建端特性，热耗公式采用修正曲线公式，在出力合格的情况下热耗一定会合格。
4.2燃油工况结论
1、燃油工况下，机组设计参数热力计算正常，在设计参数下（锅炉入口烟气参数为576.4 ℃；551.0 kg/s）预估汽机在燃油工况下负荷可以达到Base Load。
2、在燃油工况下锅炉入口烟气设计参数为576.4 ℃；551.0 kg/s。在实际运行过程中，燃机负荷在181MW，环境温度为24.9℃，压力为990mbar时，排烟温度为549.1℃，小于锅炉入口烟气的设计参数576.4℃。实际的燃机的排气参数也是根据环境参数不断变化的，受环境参数影响比较大。所以需要特别注意燃机实际运行时，烟气参数能不能达到锅炉设计工况下，对应蒸发量的工质吸热的要求。目前，燃机实际运行的排气参数没有达到锅炉入口烟气的设计参数，在该烟气参数下，汽机的负荷可以达到Base Load的可能性比较小。
6注意事项
在收集建模资料时，全场热平衡图和汽机热平衡图尽可能需要的详细，热力管道的参数需要详细、全面。本次建模所用全场热平衡图和汽机热平衡图中均没有中压缸排气参数。所以计算缸效率时，由低压主气参数和低压缸进气参数来估摸中压缸排气参数，高中压合缸的缸效率计算结果为93%，此结果可能会存在一定误差。
参考文献：
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[2] 李伟林，张晓斌，董延军。电力系统综合仿真方法研究( 一) : VPNET［J］，中国电机工程学报，2012，32 ( 13) :95 － 102
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