单相受热管集中参数简化模型的讨论

对单相受热管集中参数模型进行简化,将管壁金属热容与工质热容合并考虑,由此得到的集中参数简化模型,由于模型简单,在工程中得到广泛的应用。本文以理论分析为基础,以分布参数模型为标准,对简化模型与集中参数模型所具有的模型精度进行了全面的定量比较。文中还分析了分段数对集中参数及其简化模型精度的影响,发现存在很大差别。对于简化模型存在的最佳分段数,文中也作了推导。

两类实用的单相受热管集总参数动态修正模型

通过惯性补偿的方法,对锅炉单相受热管的两类常用的集总参数模型进行动态修正,得到两类高精度的集总参数动态修正模型;该两类修正模型均能较好地反映热工对象的分布参数特性,既适用于全工况高精度实时仿真培训系统研究,又适用于电站全程控制系统仿真研究。两类修正模型均具有建模简单、计算方便及实用性强的特点,有较广泛的工程应用前景。

单相受热管动力学模型

对电站锅炉等热力设备动态特性分析与实时仿真需要的单相受热管的集总参数动力学模型、分布参数动力学模型等各种形式做了综述性论述．特别对其特点、简化、修正及应用方面做了客观评价。

单相受热管动态数学模型的改进

为提高多段集总参数模型的仿真精度,用动态方程代替静态方程计算控制体管壁放热量,建立了一种新的单相受热管集总参数动态数学模型.将机理模型中偏微分方程的时空分离,采用集总和解析相结合的方法,推导出管内工质温度分布的解析解,再由传热微元方程积分得到管壁放热量的动态方程式.新模型具备稳定、通用和可显式求解的特点.理论精度分析结果表明:模型的响应初终值不存在静态误差;均分3段时的计算结果明显优于传统多段模型均分5段时的计算结果.对某台超超临界压力锅炉过热器的仿真实验表明:新模型在入口温度阶跃响应方面改进明显;纯延迟时段内模型的计算结果基本与分布参数模型吻合.相比传统的多段模型,在相同条件下新模型可采用更少的分段数,且能更好地反映管内工质的输运延迟特性.

动量方程瞬态项对单相受热管仿真模型的影响

给出了一个单相受热管模型,以某电站锅炉过热器受热管为对象,通过仿真研究了忽略动量方程瞬态项对模型性能的影响。研究发现,忽略动量方程瞬态项会显著降低单相受热管模型的动态精度,在各种阶跃扰动下忽略动量方程瞬态项都会使模型焓-温通道的动态响应速度加快近4倍,在入口蒸汽流量阶跃扰动下忽略动量方程瞬态项会改变模型压力-流量通道的动态特性类型;忽略动量方程瞬态项所换来的计算耗时下降不足7%;并且忽略瞬态项后模型保持数值稳定的能力也有所降低。

单相受热管通用数学模型

本文从非线性分布本数建模方法出发，提出了同时满足动态特性分析与实时仿真需要的单相受热管通用数学模型。通过选择研究对象各环节的控制容积数和时间步长，可使模型满足精度和计算速度的不同需要，在大时间步长时，采用了隐式差分格式，使得模型具有良好的稳定性。

超临界和超超临界锅炉单相受热管的动态特性

采用分布参数模型对锅炉单相受热管受热过程的动态特性进行模拟,在原始模型中增加k-ε湍流模型描述工质流动的湍流状态,仿真结果更加接近实际情况。通过比较不同参数下单相受热管动态特性的差异,分析了超临界以及超超临界参数对单相受热管动态特性的影响。仿真结果表明:采用超临界以及超超临界参数时,由于蒸汽的比热和密度都显著增大,单相受热管出口温度的动态响应在响应时间、纯延迟时间以及温度终值等方面都与亚临界参数时有明显差异。

富氧燃烧锅炉单相受热管动态特性的仿真研究

基于富氧燃烧条件下,对流受热面的换热特点,建立了锅炉单相受热管的动态特性数学模型,以Matlab/Simulink为开发平台,利用S-Function模块中的Cmex-S函数、模块封装等基本方法建立了仿真算法模块。以某300 MW锅炉的再热系统为研究对象,分别在空气气氛下以及O2/CO2=30/70气氛下进行了蒸汽入口流量、温度,烟气入口流量、温度扰动的仿真实验。结果表明:富氧气氛下再热汽温的动态变化整体趋势与空气气氛相似,但富氧条件下动态响应的时间以及幅度发生了变化,对富氧气氛下再热系统优化设计和运行控制有重要参考作用。

单相受热管集总参数模型优化及现代控制工程应用

为实现单相受热管集总参数模型在现代控制工程中的应用价值,提出了一种解决过程控制量与模型输入量之间换算问题的方法,利用机理分析法建立了一套完整的符合现代控制工程应用的单相受热管的集总参数模型,并与分布参数模型进行了比较。研究结果表明,改进后的单相受热管集总参数模型可在现代控制工程应用中推广使用,同时还可为换热器类过程模型辨识工程中模型结构以及模型参数范围的确定提供一种有科学依据的可行方案。

超临界机组锅炉汽水系统单相受热面动态模型优化及仿真

针对超临界火电机组仿真系统精度不够高的问题,以锅炉汽水系统单相受热面动态模型为研究对象,在给汽水系统单相受热面建立集总参数模型的同时,采用了一种惯性补偿的方法对模型进行修正,从而优化动态模型的算法,让模型能够很好的逼近分布参数对象特性,使模型的动态和静态精度都达到工程要求。依托MSP多学科仿真开发平台,建立超临界机组锅炉汽水系统模型,根据仿真结果发现,该模型仿真结果与设计数据能够有较好的吻合,并且相对误差均控制在技术范围内;在全工况仿真过程中具有较高的精度,动态响应合理,能够很好的反应实际对象的动态特性。

单相受热管的移动参数模型

集总参数模型建模简单,实时性好,广泛用于实时仿真中,但其动态精度较低。为了提高单相受热管的集总参数模型的动态精度,通过对单相受热管的传热过程进行研究,并结合集总参数模型的建模机制,提出了"移动参数"模型。在这个模型中,集总参数不再是管段出口参数或者是进出口参数的算术平均值,其位置将随着入口焓扰动的发生和传播而移动。对该模型的动态响应特性进行了仿真研究。结果表明,这种模型更加符合单相受热管的动态传热过程,修正了通用的集总参数模型的过度简化,更好地反映了对象的分布参数特性。

锅炉单相受热管的三层嵌套建模研究

出于开发高精度、低计算量且便于使用的仿真模型的需要,建立了锅炉单相受热管的三层嵌套模型并对其进行了研究。基于传递函数泰勒级数展开方法的理论分析表明,对于入口焓、入口流量及热流量的扰动,三层嵌套模型分别以三阶、一阶和二阶精度逼近于分布参数模型。以600 MW亚临界压力锅炉过热器为对象的仿真结果表明,三层嵌套模型的动态响应与分布参数模型非常吻合,在3种扰动下,三层嵌套模型的性能相比二层嵌套模型均有十分显著的改善。三层嵌套模型为实时全工况仿真和控制系统仿真提供了一种具有竞争力的模型选择。

单相受热管移动参数模型的修正

在单相管移动参数模型的研究中仅根据时间常数来确定移动函数,不能恰当地反映实际状况。该文基于单相管理论传递函数,明确了动态参数在移动函数的选择过程中的决定性意义。借助于解析方法,发现原模型仅仅当动态参数在2左右时适用。对于不同的动态参数,需要采用不同的移动函数。因为动态参数越大则对象的纯延迟越大,所以要求移动函数的变化速度越快。以常用的高精度传递函数的响应曲线为参考比较了多种移动函数的特性。给出了由动态参数决定的移动函数的具体选取方式。结果表明,修正后的模型可以更准确地描述常用热工设备的运行状况。

锅炉单相受热面链式建模新方法

对于锅炉省煤器、过热器、再热器等单相受热管的典型分布参数对象,在研究多段集总参数模型的基础上,提出了集总参数链式建模新方法,并建立了单相受热管的链式结构的集总参数数学模型。该方法建模简单,计算工作量小,物理意义明确。其计算结果及传递函数的近似分析表明,所建模型在热流量、工质入口流量和入口焓的扰动下,其出口焓分别以二阶、二阶和三阶的精度逼近分布参数模型,较好地反映了热工对象的分布参数特性。新模型可适用于电站全程控制系统的仿真研究及锅炉受热面的设计检验。

单相受热面全工况内部能量流分析模型

为了对大型火电机组进行全面的能量分析,对全工况通用的单相受热面能量流分析模型进行研究。首先澄清了"全工况"的概念;然后基于能量传递与转化过程机制、质量守恒定律和热力学第一、第二定律,建立了全工况通用、深入单元和过程内部的单相受热面能量流分析模型;进而将模型应用于某单相受热面的某工况,获得了其热流图和焰拥流图;最后针对模型和结果进行了深入的讨论和分析:工质的蓄热率和蓄焰拥率,源于工质压力变化、温度变化及控制体出入口流量差,为该3项因素引起的综合结果,且取决于工质控制体体积、工质物理状态、工质状态变化率、控制体进出口流量及环境温度。

电站过热汽温建模方法的改进

针对热工对象低通滤波特性,以单相受热管过热器为对象,利用泰勒展开式取得其低阶近似公式,根据过热汽温的物理性质和动态特性,对所得公式进一步改进,提出了适用于不同工况的通用传递函数,能满足动态特性分析与实时仿真的需要,具有简单、方便、实用的特点,可用于改善电站汽温的控制.