船用蒸汽冷却器建模与仿真.pdf

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1、第33卷第12期舰船科学技术V01．33，No．122011年12月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYDec．，2011船用蒸汽冷却器建模与仿真邹海1，李伟2，汪伟1，张晓辉1(1．武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉430064；2．渤海船舶重工有限责任公司，辽宁葫芦岛125001)摘要：船用蒸汽冷却器是直流锅炉蒸汽动力装置的重要设备。在启停与低功率运行工况下能保证蒸汽动力装置的安全。针对船用蒸汽冷却器控制系统的建模应用，介绍了1种简化的蒸汽冷却器数学模型，为蒸汽冷却器控制系统的设计提供了仿真验证对象。采用VC_I+6．0编制了仿真程序，利用龙格库塔法对数学模型进行解算。对

2、数学模型进行仿真试验和理论分析，初步证实了模型的正确性。仿真结果表明，该模型能正确描述蒸汽冷却器的特性，具有一定的应用价值。关键词：蒸汽冷却器；仿真；数学模型中图分类号：TK391文献标识码：A文章编号：1672—7649(2011)12—0057—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2011．12．012ResearchonthemodelingandsimulationofmarinesteamcoolerZOUHail，LIWei2，WANGWeil，ZHANGXiao—huil(1．WuhanSecondShipDesignandResearchIns

3、titute，Wuhan430064，China；2．BohaiShipbuildingHeavyIndustryCo．，Ltd．，Huludao125001，China)Abstract：Marinesteamcoolerisanimportantequipmentofsteampowerplantusingonce-throughboiler．Itcanprovidesafetyforsteampowerplantintheconditionofstart—stopandlow·powerd．Accordingtomodelingapplicationofsteamcoolerco

4、ntrolsystem，asimplifiedmathematicalmodelofsteamcoolerisintroduced．Itprovidesasimulationtestobjectofsteamcoolercontrolsystemdesign．ThesimulationprogramisdevelopedusingVC++6．0．andthemathematicalmodelisresolvedbyRunge—Kuttamethod．Themathematicalmodelisverifiedpreliminarilybythesimulationtestandanal

5、ysesintheory．Simulationresultsshowthatthismodelcandescribethecharacteristicsofsteamcoolercorrectly，andhaveadefiniteapplicationvalue．Keywords：steamcooler；simulation；mathematicalmodel0引言船用蒸汽冷却器是采用直流锅炉蒸汽动力装置的重要设备，在启停过程与低功率运行时能保证蒸汽动力装置的安全运行。深入了解蒸汽冷却器的特性是制定和优化控制策略的前提条件。虽然通过台架试验可以对蒸汽冷却器特性及控制效果进行准确的测试分

6、析，但是往往受到试验条件以及试验时间的制约。建立蒸汽冷却器的数学模型¨1进行特性仿真分析是一种经济、高效、实用的方法。由于蒸汽冷却器的换热机理比较复杂⋯，在建模过程中，需要对模型进行合理简化。本文介绍了一种蒸汽冷却器的简化数学模型，并对蒸汽冷却器的特性进行仿真分析。1蒸汽冷却器简介本文所研究的蒸汽冷却器的结构与一般的船用冷凝器不同，该蒸汽冷却器采用倒U型换热管结构，且换热管一部分位于汽空间，一部分位于凝结水液面收稿日期：201l-02—28；修回日期：201l—04—07作者简介：邹海(1978一)，男，高级工程师，研究领域为动力装置控制技术、控制系统设计等。·58·舰船科学技术第33

7、卷以下。蒸汽冷却器顶部接蒸汽管路，蒸汽管路上安装了蒸汽流量调节阀用于调节蒸汽流量。在蒸汽冷却器的下部接凝水管路，在凝水管路上安装了水位调节阀，用于调节冷却器水位。冷却水由底部进入冷却器，起到冷凝蒸汽的作用，在冷却水管路上安装了冷却水流量调节阀用于调节冷却水的流量。蒸汽冷却器结构示意图如图1所示。改变蒸汽冷却器液位可以改变汽空间传热管的换热面积以及凝水液面下的传热管的换热面积比，蒸汽的凝结量也将有所改变。如果改变冷却水流量，将同时改变汽空间传热管