钢铁企业煤气管网仿真模型的研究

摘要

“安全稳定、经济平衡、优质环保”是钢铁企业能源管理的目标。煤气作为钢铁企业中最重要的二次能源,其安全、合理充分利用极其重要。但是,钢铁企业的煤气系统时刻处于动态不平衡状态,及时了解煤气在管网中的状况与用户的使用情况,对于指导煤气平衡调度、减少煤气放散、增加利用效率意义重大。因此,对煤气管网系统仿真模型的研究是十分有必要的。
　　 本文通过钢铁企业煤气的流动特性的分析,利用流体动力学理论,图论有向图理论,流体网络理论,建立煤气管网仿真的数学模型,确定了求解数学模型的迭代算法。
　　 在Visual Studio平台上,用C＃语言作为系统开发的语言进行编程,开发了煤气管网的仿真软件。由图形化输入构建煤气管网的拓扑结构图,自动识别所输入管网的生成树、关系矩阵、回路矩阵、初始流量向量等,然后根据已经建立的数学模型进行求解。
　　 以某钢铁厂为实例,分别计算正常工况与异常工况时环状管网中的流量、压力、流速等。正常工况下,计算结果与实际测量值进行比较,相对误差在合理范围内,比较真实的反映了管网内煤气的流动规律；异常工况时,对比分析不同的调度方案,做出好的选择。实例很好的证明了该模型可行性与正确性,对煤气调度有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 钢铁企业煤气管网系统简介

1.3 国内外相关研究动态

1.3.1 国外的研究动态、水平

1.3.2 国内的研究动态、水平

1.4 主要的研究工作

第二章 煤气管网仿真的理论基础

2.1 图论

2.1.1 图与树的概念

2.1.2 有向图的关联矩阵与基本回路矩阵

2.2 流体网络的基本定律

2.2.1 质量守恒定律

2.2.2 能量守恒定律

2.2.3 阻力定律

第三章 煤气管网仿真数学模型的建立与求解

3.1 煤气物性参数计算

3.2 管道摩阻系数的确定

3.2.1 管道摩阻系数计算公式

3.2.2 摩阻系数的辨识

3.3 煤气管网仿真数学模型的建立

3.3.1 基本假设

3.3.2 数学模型

3.4 煤气管网仿真数学模型的求解

第四章 煤气管网仿真模型软件设计及实现

4.1 软件的结构组成和核心技术

4.2 软件模块功能

4.2.1 煤气实时状态监视

4.2.2 调度策略的验证

4.2.3 压力报警放散分析

4.3 软件实现流程

第五章 煤气管网仿真模型的实例应用及分析

5.1 数据准备

5.2 模型计算

5.3 综合分析

5.3.1 正常工况下数据分析

5.3.2 异常工况下数据分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 总结

6.2 应用展望

参考文献

附录 攻读学位期间发表论文列表

致谢