基于水位晃荡的余热锅炉汽包水位动态仿真建模研究

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1、上海交通大学博士学位论文基于水位晃荡的余热锅炉汽包水位动态仿真建模研究姓名：曹小玲申请学位级别：博士专业：动力机械及工程指导教师：苏明20070401实验结果证明：水动力学模型能够有效地反映汽包中水位晃荡现象。3汽包水位热力学模型的建模与动态仿真研究采用集总参数法基于Easy5仿真软件平台对汽包建立了集总参数模型，并将该模型作为参考模型：根据汽包水位热力学模型的建模需要对汽包模块划分作了深入的处理，就所带来的问题进行了分析，并提出了四种解决问题的建模方法；同时对汽包中汽水混合物和蒸汽分别进行建模，获得蒸汽子模块和汽水子模块，基于这两类模块根据提出的四种建模方法进行建模得到相应的四种

2、模型。为确定合适的热力学模型建模方法，采用这四种模型和参考模型，对汽包中典型的热力学性质一“虚假水位”现象的动态过程进行了动态仿真，结果表明：同时考虑汽包体积变化率和压力变化率的建模方法，其动态仿真结果完全可以正确地跟踪参考模型的仿真结果，并且数值误差在5％以内，故该建模方法可以用来建立汽包水位热力学模型。为建立基于水位晃荡的汽包水位动态仿真模型提供了重要的理论依据和方法。4基于水位晃荡的汽包水位动态仿真模型的建模与动态仿真研究基于汽包水位水动力学模型和热力学模型的建模方法和知识，并根据现场实际汽包结构对汽包水位动态仿真模型的模块划分进行了合理处理，基于质量、动量和能量守恒建立了基

3、于水位晃荡的二维汽包水位动态仿真模型：分别从热力学角度和水动力学角度对该模型进行理论验证，结果表明：汽包水位动态仿真模型可以很好地反映汽包里面的热力学性质和水动力学性质。基于汽包水位动态仿真模型研究了各影响因素对汽包水位晃荡的影响规律，结果表明：随给水流量减小、出口蒸汽流量和加热量增大，水位晃荡频率减小；随给水流量增大、加热量和出口蒸汽流量减小，水位晃荡频率增大。；5余热锅炉汽包水位控制的动态仿真研究建立了包括省煤器模块、过热器模块、容积模块、下降管模块和蒸发器模块等在内的基于汽包水位晃荡的余热锅炉动态仿真模型，并根据汽包水位晃荡的频率特性设计了汽包水位晃荡噪声滤波器。汽包水位控制

4、的动态仿真研究结果表明：在考虑汽包水位晃荡噪声的情况下，引入晃荡噪声滤波器，在一定程度上滤去了水位晃荡噪声，并在一定程度上消除了水位晃荡噪声对PI控制器的影响，从而汽包“虚假Ⅱ水位”得到了有效地控制，并使控制系统的频繁动作得到了缓和，整体水位波动相对要平缓一些。关键词：余热锅炉汽包水位水位晃荡模块化建模虚假水位解析解mTheresearchofthedrumleveldynamicsimulationmodelingbasedonlevelsloshingABSTRACTDrumlevelsloshingisanegativephenomenonundertheoperationo

5、fCombinedCycleHeatRecoverySteamGenerator(HRSG)，but,atpresenttherearestillnoeffectivemeanstocontroloreliminateit．Withtheincreasedrequirementsthatthecombinedcyclehasfordrumlevelcontrolling,howtobuildthemodelofdrumlevelsloshing,howtostudytherulesofdrumlevelsloshing,andhowtoeliminatethenegativeeff

6、ectthatthedrumlevelsloshingbringstothecontrolsystemalreadybecomeachallengingresearchobject．UnderthesupportofInternationalCo-operationProject[200310landNationalNaturalScienceFoundation[5997022]，themechanismofdrumlevelsloshingWasanalyzed，accordingtohydrodynamicsandthermodynamicscharacteristicind

7、rum,correspondinghydrodynamicsandthermodynamicsmodelsweresetuprespectively,SOthedrumleveldynamicsimulationmodelbasedonlevelsloshingWassetupusingtheknowledgefromthetwomodels．DynamicsimulationWasdonebasedonthemodel，theinfluencerulesthatso