一种燃气锅炉机组动态特性建模方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112989719A(43)申请公布日2021.06.18(21)申请号202110233993.7(22)申请日2021.03.03(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市玄武区新街口街道四牌楼2号(72)发明人徐青山陈思捷秦铭磊(74)专利代理机构北京同辉知识产权代理事务所(普通合伙)11357代理人张明利(51)Int.Cl.G06F30/28(2020.01)权利要求书3页说明书7页附图4页(54)发明名称一种燃气锅炉机组动态特性建模方法(57)摘要本发明涉及综合能源系统设备建模领域，本发明公开一种燃气锅炉机组动态特性建模方法，包括以下步骤：S1、分析燃气锅炉系统的组成部分，建立相应的模型框架；S2、考虑模型的准确性，建立模型部件的传热、导热方程；S3、根据模型部件的动态特性建立动态微分方程模型；S4、根据模型部件的具体作用建立相应的精细化模型；S5、将建立模型在apros系统中进行仿真并通过实际数据验证。本发明给出了燃气锅炉的精细化模型框架，并给出了相应的精细化模型分块，继而在此模型框架的基础上，建立了考虑省煤器、过热器、蒸发器、汽包的燃气锅炉精细化模型方程，并进行了相应的模型验证，即利用apros仿真软件进行模型搭建并与实际案例进行验证比较。CN112989719ACN112989719A权利要求书1/3页1.一种燃气锅炉机组动态特性建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、分析燃气锅炉系统的组成部分，建立相应的模型框架；S2、考虑模型的准确性，建立模型部件的传热、导热方程；S3、根据模型部件的动态特性建立动态微分方程模型；S4、根据模型部件的具体作用建立相应的精细化模型；S5、将建立模型在apros系统中进行仿真并通过实际数据验证。2.根据权利要求1所述的燃气锅炉机组动态特性建模方法，其特征在于，所述步骤S1中燃气锅炉系统包含两台燃气热水锅炉，所述燃气热水锅炉包括省煤器、过热器、换热器和汽包。3.根据权利要求1所述的燃气锅炉机组动态特性建模方法，其特征在于，所述步骤S2中模型部件为省煤器和过热器，省煤器用于回收所排烟的余热，将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，过热器将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度，所述传热、导热方程具体为：烟气侧导热微分方程：3式(1)中：T为温度，K；γ为比热容比；y为空间体积，m；Vg为烟气体积，m；Qgm为烟气侧传热量，W；ug为烟气比热力学能，kJ/kg；λg为烟气导热系数，W/(m·K)；cv为烟气侧比定容热3容，kJ/(kg·K)；ρg为烟气密度，kg/m；汽水侧导热微分方程：式(2)中，Qfm为汽水侧传热量，W；cp为汽水侧比定压热容，kJ/(kg·K)；f为汽水；Vf为汽3水体积，m；uf为烟气比热力学能，kJ/kg；λf为汽水侧导热系数，W/(m·K)；cp为汽水侧比定3容热容，kJ/(kg·K)；ρf为汽水密度，kg/m；烟气侧换热方程：Qgm＝Aohgm(Tg‑Tm)(3)，汽水侧换热方程：Qfm＝Aihfm(Tf‑Tm)(4)，2式(3)、(4)中，hgm为烟气侧对流换热系数，W/(m·K)；hfm为汽水侧对流换热系数，W/222(m·K)；Ai为管内总表面积，m；A0为管外总表面积，m。4.根据权利要求1所述的燃气锅炉机组动态特性建模方法，其特征在于，所述步骤S3中模型部件为蒸发器，蒸发器中包含下降管，上升管和集总管，所述动态微分方程模型包括：1)下降管数学模型动量方程：2CN112989719A权利要求书2/3页2式(5)中，Ldc为下降管管长，m；Ddc为下降管管径，m；Adc是下降管面积m；fdc为下降管阻3力系数；mdc为下降管流量，kg/s；vdc为下降管比容，m/kg；ξ为入口损失系数；pwh为上升管压强，MPa；pdr为汽包压强，MPa；2)上升管数学模型动量方程：2式(6)中：Lr为上升管管长，m；Dr为上升管管径，m；Ar是上升管面积m；fr为上升管阻力系3数；mr为上升管流量，kg/s；vr为下降管比容，m/kg；ξ为入口损失系数；pwh为上升管压强，MPa；pdr为汽包压强，MPa；能量方程：式(7)中：ur为上升管比热力学能，kJ/kg；Qr为上升管换热量，W；Mr为上升管流体总质22量，kg；hr为上升管对流换热系数，W/(m·K)；hdc为下降管对流换热系数，W/(m·K)；质量守恒方程：5.根据权利要求1所述的燃气锅炉机组动态特性建模方法，其特征在于，所述步骤S4中模型部件为汽包，所述汽包的精细化模型具体建模方法如下：质量平衡：式(9)中：Mdr为汽包流体总质量，kg；mec为省煤器流量，kg/s；ms为蒸汽流量，下同；能量平衡：式(10)中