浅析锅炉水 包数学模型及控制方法

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1、学兔兔www.xuetutu.com浅析锅炉水包数学模型及控制方法朱月珍，等浅析锅炉水包数学模型及控制方法朱月珍，范新强(兰州城市学院甘肃兰州，730070)摘要：锅炉汽包水位是现代电厂锅炉安全运行的重要监控参数。本文在综合分析了以往汽包蒸发区数学模型的基础上，针对锅炉蒸发区的特点，依据质量和能量平衡，建立了汽包水位非稳态数学模型，并提出了水位控制的方法，对汽包锅炉的安全运行和控制具有参考意义。关键词：汽包水位：数学模型；虚假水位；水位控制Abstract：Thedrumlevelisanimportantmonitorparameteronthesafe

2、operationofboilerinpresent．Thispaperconcludedmathematicalmodelsofevaporationareainboilerinpastpapers．Accordingtothecharacteristicsoftheevaporationarea,amathematicalmodelingbasedonmassandenergybalancewasdevelopedunderunsteadystate．Fromtheresearch,themethodoflevelcontrolWasproposed,

3、andtheconclusionhasreferencevalueforthesafeoperationandcontrollingofsteamboiler．Keywords：drumlevel；mathematicalmodeling；falsewaterlevel；levelControl一中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1001-9227(2O12)0卜0088—030绪论数学模型。然而，通过对其蒸发过程及流动情况的分析，本文针对单汽包自然循环锅炉，利用质量平衡和能一‘般采用非线性分环节集总参数模型来描述蒸发系统的量平衡，结合分环节集

4、总参数法，建立锅炉蒸发非稳态动态特性。通过建立有关参数的动态数学模型及部分稳态数学模型，最终推导出水位变动方程。接着分析影响水位计算，就能把蒸发系统产汽、水位变化等整个动态过程逼变化的主要阕素，对汽包十锅及满水事故发生原因进行研真的描述出来。究，并提出相应处理措施。以燃煤量扰动为例，进行仿实验，提出水位控制方法，为现场1==作人员提供技术参考。2锅炉汽包水位非稳态数学模型的建立本文依据集总参数分段法把蒸发区划分为下降管、1蒸发系统特性及其建模思想上_丁1管、水冷壁金属、汽水导管、汽包等五个环节。锅炉蒸发系统是锅炉仿真中的核心部分，它的建模(1)下降管环节涉

5、及一些对汽机和锅炉安全运行至关重要的监控参数，诸有些模型把下降管划分为两个环节，本文将下降管如汽包压力、汽包水位等。蒸发系统的动态特性对现代火整体作为一个环节处理，其中工质为过冷水，无沸腾发力发电』锅炉的运行特性有决定性的影响。因此，正确地生。对蒸发系统建模直接关系到整个锅炉仿真的真实程度。质量平衡方程：锅炉蒸发区般具有以下几个方面的特点：Dxh：Dj。(1)分布参数能量平衡方程：Dx，H，=(1一日)H+【厂(1一口)]H锅炉蒸发区的质处于不同的热力状态，各处参数可得：都不相同。且大部分参数都是三维空间的函数，具有明显DvHtHap’)ap+MCa，)的

6、分布参数特点，其控制方程一般由偏微分方程组成。a———生—(2)两相流动工质在锅炉蒸发区，尤其是水冷壁部分吸收热量发式中：D为下降管入口流量：D为下降管出口流量，生相变，构成了极其剧烈和紊乱的传热传质过程。相当于循环水量：H为下降管入口焓：H为下降管出口焓，(3)系统的复杂性即循环水出口焓：V为下降管容积：p为饱和水密度：D锅炉蒸发区中包含着复杂的物理过程，当工质吸热为省煤器给水流量：H为省煤器给水焓：M为下降管有效量发生变化时，产汽量就会发生相应变化，蒸汽压力也随金属质量：C：为金属热容，根据金属材质，这里取0．47kJ／之改变，从而引起整个蒸发区各参数

7、的改变。kg℃：T为下降管金属温度：a为进入汽包的给水被立~PJJn(4)非线性热至饱和蒸汽的比例系数。锅炉蒸发区中质动态过程的质量守恒、能量守恒(2)水冷壁金属环节水冷壁，也就是上升管系，其金属质量热容会使l：质方程，大多采用非线性的微分或偏微分方程。吸热延迟。因此，将上升管系金属作为一个独立环节来处．蒸发系统模型在整体上，应属于非线性分布参数的理，来提高模型的准确性。收稿日期：2011—09—2888学兔兔www.xuetutu.com《自动化与仪器仪表》2012年第1期(总第159期)传热方程：一：c，—dT-jb(1)汽包满水现象a)所有水位计指示

8、水位高，水位报警信号出现；b)给其中：Q为水冷壁烟气侧得到热流量：