自然循环锅炉汽水系统模拟与参数估计

摘要

锅炉是火电机组的重要组成部分，其动态特性将直接影响整个机组的动态性能。在锅炉的运行中汽包水位是一个很重要的参数，它是衡量锅炉汽水系统是否平衡的标志。然而，在实际运行中，锅炉的工况常常会发生大幅变化，这会影响汽包液位下汽泡的收缩与膨胀，造成虚假液位现象，大大降低水位的控制效果。因此，对锅炉汽水系统进行模拟，并进行虚假液位分析及相关参数估计方法的研究具有十分重要的意义。
　　 本文在查阅大量文献的基础上，以最具有代表性的锅炉汽水系统机理模型———(A)str(o)m-Bell模型为基础，进行了以下三个方面的研究:
　　 1.依据水和蒸汽热力学性质的IAPWS-IF97工业公式为(A)str(o)m-Bell模型补充了不饱和给水比焓的计算公式，并在MATLAB/SIMULINK环境下建立了仿真模型，进行了开环验证、工作点阶跃响应分析以及虚假液位特性研究，最后分析了SIMULINK实现存在的问题。
　　 2.将联立法求解策略引入(A)str(o)m-Bell模型。首先进行模型特点分析，然后建立了汽水系统的联立模型，并进行了稳态验证和典型工作点的动态模拟。通过与序贯法求解结果的对比，分析了联立法的求解效果。
　　 3.对(A)str(o)m-Bell模型进行了稳态参数估计。在动态模型的基础上求解出了系统的稳态模型，分析了稳态模型自由度，选取了需要估计的关键参数，进行了参数的灵敏度和参数估计的可行性分析，完成了模型参数失配时的参数估计。采集了电厂的运行数据，从中提取出典型的稳态工作点，进行了基于运行数据的稳态参数估计，验证结果证明参数估计效果良好。

目录

声明

致谢

摘要

符号列表

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 自然循环锅炉汽水系统机理建模介绍

1．2．1 自然循环锅炉汽水系统工艺流程及原理

1．2．2 锅炉汽水系统机理建模的现状

1．3 机理模型仿真的研究

1．4 机理模型求解的研究

1．5 参数估计方法概述

1．6 本文研究内容与结构

2 锅炉汽水系统模拟研究

2．1 引言

2．2 ?str?m-Bell模型介绍及分析

2．2．1 二阶模型

2．2．2 四阶模型

2．2．3 模型自由度分析

2．3 不饱和给水比焓计算

2．3．1 水和蒸汽物性计算

2．3．2 不饱和给水比焓计算

2．4 仿真模型构建

2．4．1 状态变量子模块

2．4．2 水和蒸汽的物性计算子模块

2．4．3 其它模块及参数给定

2．5 开环验证

2．6 典型工况分析

2．7 虚假液位分析

2．7．1 蒸汽流量变化对虚假液位影响

2．7．2 给水流量变化对虚假液位的影响

2．7．3 热量变化对虚假液位的影响

2．7．4 不同工作点虚假液位的动态特性

2．8 序贯法存在问题分析

2．9 本章小结

3 联立法求解策略

3．1 引言

3．2 模型特点分析

3．3 联立法求解策略介绍

3．4 联立法建模

3．4．1 饱和温度及其对压力偏导数的计算

3．4．2 饱和水的相关计算

3．4．3 饱和蒸汽的相关计算

3．5 联立法模拟汽水系统机理模型

3．5．1 稳态验证

3．5．2 多工况动态模拟

3．6 全联立法求解分析

3．7 本章小结

4 稳态参数估计

4．1 引言

4．2 参数估计原理

4．3 汽水系统稳态参数估计

4．3．1 稳态模型的建立及自由度分析

4．3．2 选取关键参数

4．3．3 参数灵敏度分析

4．3．4 参数估计可行性分析

4．3．5 参数失配时的参数估计

4．4 运行数据采集与处理

4．4．1 运行数据采集

4．4．2 稳态工况的选取

4．4．3 基于运行数据的参数估计

4．4．4 动态验证

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 研究展望

参考文献

作者攻读硕士学位期间主要科研成果