余热锅炉汽 水系统动态数学模型及仿真

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1、第20卷第6期电站系统工程Vol.20No.62004年11月PowerSystemEngineeringNov.,2004文章编号：1005-006X(2004)06-0017-04*余热锅炉汽水系统动态数学模型及仿真清华大学毛晓飞任挺进摘要：运用序贯模块法，建立了余热锅炉基本部件比较精细的通用模型及描述各个模块之间联系的系统结构模型，并对某一余热锅炉的动态特性进行仿真，对仿真结果进行了分析，有助于判断汽水侧动态过程对余热锅炉的影响，为余热锅炉的结构及其控制系统的设计提供了一定的理论依据。关键词：余热锅炉；序贯模块法；汽水系统；仿真+中图分类号：

2、TK229.929文献标识码：ADynamicMathematicalModelandSimulationofSteam-waterSysteminHRSGMAOXiao-fei,RENTing-jinAbstract:SequentialmodularapproachwasappliedtoestablishtheuniversaldynamicmathematicalmodelsforthebasecomponentsofHRSGandthedynamicmathematicalmodeldescribingtheconnectionsofea

3、chmodelforthewholesystem.DynamiccharacteristicsofaHRSGweresimulatedandtheresultofsimulationwasanalyzedaswell.Thisstudywashelpfulforestimatingthathowthetransientprocessofthesteam-watersideaffectstheHRSG’sperformanceandlaidtheoreticfoundationforthestructureandthecontrolsystemofH

4、RSG.Keywords:HRSG;sequentialmodularapproach;steam-watersystem;simulation以往对余热锅炉汽水系统动态过程的研究，多用于电站式中：D1、D2——工质进、出口流量；V——区段总容积；运行人员的培训，因而模型较为粗糙。为了更加准确地研究ρ、H——工质进、出口平均密度和焓；H1、H2——工质余热锅炉这类热工系统的动态特性，我们需要建立精细数学进、出口焓；Q2——金属对工质的放热量；Q1——烟气对金模型，但模型精细化必然使系统的整体建模与求解变得更加属管壁放热量。复杂。而本文采用序贯模块法

5、建立余热锅炉汽水系统较为精1.2蒸发区数学模型细的动态数学模型，就是为了能够降低系统整体建模与求解本文在确定汽包压力和水位动态特性时，把余热锅炉蒸的复杂性。首先，序贯模块法采用了模块化建模的思想，把发区分为5个环节进行建模，即汽包环节、下降管环节、水[2]整个余热锅炉系统的建模简化为对有限数量的几个典型部冷壁工质环节、水冷壁金属环节和汽水导管环节。件的建模，这使建模更简单，更通用；其次，本文尝试着对1.2.1汽包数学模型序贯模块法进行改进，它包含内循环（单个模块求解）和外图1所示为汽包物理模型。循环（整体结构模块求解）两层迭代计算过程，这一方面可H

6、′Dqb以把典型部件的模型建得更加精细（通过内循环）；另一方面可以在保证计算精度的前题下提高计算效率（通过外循环），因为计算过程降低了系统的刚性影响。DD(Dfj)qbqsDn文章最后以某余热锅炉为例，运用序贯模块法建立动态smHHqs数学模型，进行数值求解，分析当燃气轮机排气参数发生扰sm动时，余热锅炉出口参数随时间的变化规律。DH′lp1典型部件数学模型DHxx1.1单相区图1锅炉汽包示意图为使模型比较精细，单相受热环节以进、出口平均参数Dsm、Hsm——省煤器出口流量和焓；Dqs、Hqs——汽水导管出口流为集总参数，为防止“跷跷板”效应，假设

7、平均参数对时间量和焓；H´、H"——饱和水、饱和汽焓；Dx、Hx——下降管入口的导数等于出口参数对时间的导数[1]。水的流量和焓；Dlp——汽包连续排污流量；Dn——被省煤器来水工质出口焓动态方程：所凝结的饱和蒸汽量；(Dfj)qb——压力下降时,汽包中的附加蒸发量；Dqb——汽包出口饱和蒸汽流量dHQ+D⋅H−D⋅H−(D−D)⋅H2=2112212(1)汽包压力变动方程：dτV⋅ρdPbhε1⋅Dsm+ε2⋅Dqs−ε3⋅Dlp−ε4⋅Dqb−ε5⋅Dx=收稿日期:2004-05-09dτ′″ε⋅V+ε⋅V+ε⋅M毛晓飞(1978-)，男，硕士

8、生。热能工程系，1000846qb7qb8qb*国家高技术研究发展计划(863计划)资助(2002AA525014)(2)