收藏本站
《上海交通大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于水位晃荡的余热锅炉汽包水位动态仿真建模研究

曹小玲  
【摘要】: 汽包水位晃荡是联合循环余热锅炉在运行工况下出现的不良现象,但目前还缺乏有效的手段进行抑制和消除,随着联合循环系统对汽包水位控制要求的提高,如何建立基于水位晃荡的汽包水位动态仿真模型、研究水位晃荡规律以及如何消除水位晃荡给控制系统带来的负面影响已成为一个具有挑战性的研究。本文在国际合作项目[200310]和国家自然科学基金项目[5997022]的资助下,分析了汽包水位晃荡的机理,并针对汽包水位晃荡引起的原因,即水动力学和热力学性质,分别对应地建立了汽包水位水动力学模型和热力学模型,利用这两个模型的建模方法和知识,建立了基于水位晃荡的汽包水位动态仿真模型;基于该模型进行了动态仿真研究,得出了各种因素对水位晃荡的影响规律,并采用从研究中获得的知识对联合循环余热锅炉汽包水位的控制进行了探讨。 本文主要进行的研究工作如下: 1汽包水位水动力学模型的建模与动态仿真研究 采用模块化建模的方法,将汽包沿长度方向进行模块划分,并根据质量守衡和动量守衡原理,建立了汽包子模块;基于Easy5仿真软件平台建立了汽包水位水动力模型,并基于该模型进行了动态仿真研究,结果表明:汽包水位与汽包长度对晃荡周期有很大的影响,晃荡液体密度对晃荡周期影响很小,晃荡振幅随液体密度增大而减小;就晃荡周期而言,模块非均匀划分方法对水动力学模型建模没有影响,且一定范围内模块划分数目对水动力学模型建模几乎没有影响。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。 2汽包水位水动力学模型的实验验证 设计了实验台架,并建立了实验装置,实验结果表明:就不同水位情况下晃荡周期的验证而言,实验结果与模型计算结果之间的数值误差在±10%以内;就有进出口流量的情况下模型的实验验证而言,模型仿真结果的变化趋势与实验结果基本上是一致的,尽管晃荡幅度和相位上还是存在一定的误差,但其数值误差在±20%以内。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-“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。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TK221

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑明方,肖立川,薛国新,吕四维;燃煤锅炉水位神经元网络优化控制[J];煤矿自动化;2001年06期
2 胡宗军,吴铭岚;注蒸汽燃气轮机最佳注汽量的研究[J];热能动力工程;1998年04期
3 胡伟,王福忠,余发山,闫有运;工业锅炉汽包水位模糊PID控制策略的研究[J];焦作工学院学报(自然科学版);2001年04期
4 倪维斗;热动力系统可视化仿真平台研究[J];清华大学学报(自然科学版);1997年S1期
5 倪维斗,苟建兵 ,韩志明,李政;燃气/蒸汽联合循环的可视化仿真[J];清华大学学报(自然科学版);1999年03期
6 苟建兵 ,倪维斗,李政,韩志明;余热锅炉可视化模块建模研究[J];清华大学学报(自然科学版);1999年03期
7 苏明,翁史烈;大型汽轮机的模块化仿真建模[J];系统仿真学报;1998年03期
8 傅文玲!北京100011;煤气化联合循环发电现状及其发展前景[J];中国电力;1999年12期
9 王广军,何祖威,陈红;基于神经网络和过程机理特性的锅炉蒸发系统仿真[J];中国电机工程学报;2001年11期
10 王广军,何祖威,陈红;基于神经网络和过程机理的锅炉过热系统动态仿真[J];中国电机工程学报;2001年12期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 岳伟挺;联合循环余热锅炉蒸汽参数优化与动态特性研究[D];大连理工大学;2001年
2 陈维春;联合循环中余热锅炉动态特性模拟[D];大连理工大学;2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于永杰 ,高建强 ,曹文亮 ,王兵树;IAPWS-IF97及其基本数学模型[J];安徽电力职工大学学报;2001年04期
2 程绪铎,王照林;复杂系统动力学、控制的几个问题[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2000年01期
3 冉鹏,张树芳,肖淼;基于IAPWS-IF97的水和水蒸气性质计算模型及实现[J];电力科学与工程;2005年02期
4 胡国龙,孙优贤;预测控制进展及其应用研究[J];电力系统及其自动化学报;2003年01期
5 胡宗军,王颖,吴铭岚,邹介棠;STIG燃烧室流场特性的数值研究[J];动力工程;2000年02期
6 刘凤强,张时飞,潘卫国,曹家枞;楼宇冷热电联供系统的变工况及热力学分析[J];动力工程;2002年05期
7 岳伟挺,李素芬;联合循环余热锅炉蒸汽参数的优化分析[J];动力工程;2002年06期
8 奚旺,刘永文,杜朝辉,孟光;基于Modelica语言的燃气涡轮建模及应用[J];动力工程;2004年01期
9 杨平,彭道刚,王志萍,杨艳华;电站锅炉汽包水位的CMAC神经网络与PID复合控制[J];动力工程;2004年06期
10 方千山;模糊控制隶属函数的优化设计[J];电子测量与仪器学报;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 于中伟;张涛;孙梅娟;;蒸汽计量系统的实现[A];天津市自动化学会第十四届学术年会论文集[C];2005年
2 秦帅;宋卓异;宋申民;;水压自动加载系统双级模糊控制器的设计[A];第25届中国控制会议论文集(中册)[C];2006年
3 姚熊亮;康庄;戴伟;Salman Sadiq;;液体在有自由液面的陷落腔内晃荡的数值计算和实验研究[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(上册)[C];2005年
4 陈洁文;曹磊;曹建文;张慧敏;;本钢转炉汽包水位控制系统[A];全国炼钢连铸过程自动化技术交流会论文集[C];2006年
5 丁芳;;燃气轮机运用于电石炉尾气联合循环发电的发展前景[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
6 张会生;刘永文;苏明;翁史烈;;燃气轮机调速系统半物理仿真研究[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
7 祁江涛;顾民;;LNG船液舱晃荡的数值模拟[A];2007年度海洋工程学术会议论文集[C];2007年
8 李俊;吴刚;孙德敏;;大型电站锅炉主蒸汽温度的模块化阶梯式动态矩阵控制和差动控制[A];第五届全球智能控制与自动化大会会议论文集(4)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李阳春;自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[D];浙江大学;2001年
2 朱仁庆;液体晃荡及其与结构的相互作用[D];中国船舶科学研究中心;2002年
3 段立强;IGCC系统全工况特性与设计优化以及新系统开拓研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2002年
4 钟崴;锅炉智能CAD的技术、方法和模型研究[D];浙江大学;2002年
5 李太玉;微小卫星姿态磁控制及三轴被动稳定研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
6 李现勇;煤基多联产系统中动力生产过程的分析[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2003年
7 胡良剑;模糊随机系统的分析和随机T-S模糊系统的控制[D];东华大学;2004年
8 王国玉;预测函数控制及其在火电厂中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2004年
9 张奕;智能压路机控制系统设计及关键技术研究[D];长安大学;2004年
10 陈坚红;联合循环机组运行计划和负荷分配:建模、启发式遗传算法求解和数据处理[D];浙江大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭喜燕;火电机组瞬态性能研究[D];华北电力大学;2000年
2 祁振强;城市集中供热系统热力站换热机组的系统建模及研究[D];甘肃工业大学;2001年
3 卫国爱;锅炉改造燃烧过程的自动控制[D];西安建筑科技大学;2001年
4 岳伟挺;联合循环余热锅炉蒸汽参数优化与动态特性研究[D];大连理工大学;2001年
5 文海伟;中密度纤维板生产中计算机控制技术的应用[D];福州大学;2002年
6 梅华;模糊预测控制在电厂热工过程控制中的应用[D];华北电力大学;2002年
7 叶云;基于Q2的锅炉优化运行专家系统的研究[D];浙江大学;2002年
8 于海英;化学反应釜温度模糊控制器[D];辽宁工程技术大学;2002年
9 刘晓玉;一类非线性系统的鲁棒自适应模糊控制[D];武汉科技大学;2002年
10 殷雄;人工智能在直接转矩控制中的应用研究[D];浙江工业大学;2002年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 裘浔隽,杨瑜文,林中达;余热锅炉的动态数学模型及数字仿真[J];动力工程;2002年06期
2 苟建兵 ,倪维斗,李政,韩志明;余热锅炉可视化模块建模研究[J];清华大学学报(自然科学版);1999年03期
3 王广军,何祖威,陈红;基于神经网络和过程机理的锅炉过热系统动态仿真[J];中国电机工程学报;2001年12期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 裴宏峰;建设燃气-蒸汽联合循环发电机组高效回收和利用钢铁企业煤气资源[J];鞍钢技术;2004年05期
2 彭根南;余热锅炉的火用分析及其参数选择[J];长沙电力学院学报(自然科学版);1997年04期
3 徐治皋,陈来九;带汽-汽换热器的20万千瓦机组汽温系统数学模型[J];动力工程;1985年04期
4 范永胜,眭喆,姜学智,吕崇德,陈来九;两类实用的单相受热管集总参数动态修正模型[J];动力工程;2000年02期
5 范江;鞍山热电厂采暖期热负荷分配优化方案[J];动力工程;1997年01期
6 于明义,翁史烈,黄善衡;舰船核动力装置蒸汽轮机系统数模混合实时仿真[J];动力工程;1997年01期
7 邓世敏,危师让,林万超;联合循环蒸汽系统参数分析研究[J];动力工程;1998年04期
8 任建兴,章德龙,周伟国,李世魏,王鼎,张兴良;低热值高炉煤气在发电设备中的应用[J];上海电力学院学报;2001年02期
9 万水,朱德懋;圆柱贮液器固液耦合模态分析[J];工程力学;2000年03期
10 尹立中,赵阳,王本利,邹经湘;贮箱类液固耦合动力学研究[J];工程力学;2000年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 申仲杰;平炉消烟除尘[J];劳动保护;1980年08期
2 华世钟;指高中、小断面隧道窑一次码烧热效率的途径[J];建材发展导向;1980年03期
3 王孟浩;建议一种增大锅炉承受冲击负荷能力的方法[J];锅炉技术;1980年Z1期
4 马祖康;;机械工厂的热能综合利用[J];工程建设与设计;1980年01期
5 王树增;;锅炉的运行与维护[J];华北电力技术;1980年08期
6 孙长林;;2~20吨/小时锅炉的测量与控制[J];医药工程设计;1980年04期
7 蒋学全;;日本千叶厂IHI-USSR式干熄焦设备(CDQ)[J];重型机械;1980年06期
8 陈锦堂;;燃气—蒸汽联合循环的节能系统[J];机械制造;1980年05期
9 荣鸿顺;颜金顺;何文龙;蔡懋德;;往复式消烟除尘和节煤的锻造炉[J];机械制造;1980年06期
10 蒋宗艾;;鞍钢平炉余热锅炉改造途径的探讨[J];鞍钢技术;1980年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贺淑珍;薛俊虎;蔡湄夏;侯慧军;戎玉苹;;太钢烧结余热回收工程及生产实践[A];1999中国钢铁年会论文集(上)[C];1999年
2 邓崎琳;周章华;张德龙;;降低钢铁联合企业吨钢综合能耗的几条途径[A];1997中国钢铁年会论文集(上)[C];1997年
3 马恩凯;邢跃;;宝钢余能资源回收及前景[A];1997中国钢铁年会论文集(上)[C];1997年
4 董景波;郭宇殊;;单片机在锅炉汽包水位自动控制系统中的应用[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
5 成正福;李加福;;宝钢1、2烧结工序能耗剖析[A];2001中国钢铁年会论文集(上卷)[C];2001年
6 朱跃姿;林建;黄文沂;;福州市城市垃圾发电前景刍议[A];“洁净能源与经济”学术年会专辑[C];2001年
7 曹家甡;;余热锅炉技术进展[A];中国动力工程学会成立四十周年文集[C];2002年
8 ;深化改革,开发科技,提高质量,创造效益[A];2001年度全国质量效益型先进企业经验汇编[C];2002年
9 张邦超;;皮江法炼镁中燃煤还原炉烟气治理及分析[A];2002年全国铜冶炼生产技术及产品应用学术交流会论文集[C];2002年
10 刘横榕;;浅谈PLC网络通信与浮法玻璃冷端控制[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 刘宏远;长庆炼化11个月减亏增盈1亿元[N];中国石油报;2000年
2 姜微;我国加紧开发拥有自主知识产权的燃气轮机[N];中国知识产权报;2000年
3 关键;“十五”我国橡胶加工及炭黑工业环保技术与措施[N];中国机电日报;2001年
4 中国化工防治污染技术协会提供;“十五”橡胶加工及炭黑工业环保技术和措施[N];中国化工报;2001年
5 冯海兵;节能、高效——一种新型玻璃窑炉[N];中国建材报;2001年
6 记者 徐辉;“十五”40项技术重点推进[N];中国冶金报;2001年
7 付祥;垃圾发电技术动向[N];中国电力报;2002年
8 本报记者 刘佳 通讯员 刘静;有为才有威 有威才有位[N];中国质量报;2002年
9 记者龚雯;进出口银行与正东集团签署相关转贷协议[N];人民日报;2002年
10 孙玉国 孙立新 富宽;管理先行 开磷世界(B篇)[N];中国改革报;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 岳伟挺;联合循环余热锅炉蒸汽参数优化与动态特性研究[D];大连理工大学;2001年
2 曹宏;联合循环电站在线性能计算软件开发[D];重庆大学;2002年
3 杨正进;工业锅炉汽包水位单冲量仿人智能控制的研究及应用[D];重庆大学;2002年
4 张沛存;丙烯腈装置节能改造与流化床反应器模拟分析[D];大连理工大学;2002年
5 陈维春;联合循环中余热锅炉动态特性模拟[D];大连理工大学;2002年
6 冒爱民;开启式热虹吸管动态工作特性研究及其在余热回收装置上的应用[D];重庆大学;2002年
7 李德付;新型高效无机传热技术及其在余热回收中的应用研究[D];大连理工大学;2002年
8 史运涛;故障诊断与容错控制在电厂热工系统中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2003年
9 李红梅;翅片管余热锅炉设计[D];南京理工大学;2001年
10 渠福来;300MW联合循环机组变工况优化运行研究[D];浙江大学;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026