導語：電廠熱力系統(tǒng)計算管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：將電廠熱力系統(tǒng)的組成設備模塊化，用這些模塊可構成任一復雜的熱力系統(tǒng)，并且設計出通用的模塊以適應任何熱力系統(tǒng)問題的計算分析。關鍵詞：熱力系統(tǒng)；模塊化；計算分析設計更完善的熱力系統(tǒng)和提高已投運的熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟性，一直是國內外動力行業(yè)努力的目標。由于電廠熱力系統(tǒng)的日益龐大化和復雜化，出現(xiàn)了熱力系統(tǒng)分析計算的模塊化方法。將熱力系統(tǒng)中的設備處理為模塊，用一組數(shù)學方程描述，以搭積木的方式，由模塊構成任一熱力系統(tǒng)，從而得到一種適用范圍廣、應用簡單靈活能在計算機上實現(xiàn)的熱力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析計算方法。目前已有多個外國公司推出基于模塊化方法的商業(yè)軟件包，其中德國SofBid公司的EbsilonProfessional軟件是比較成熟和使用方便的，已有包括ABB、ALSTOM、CEE、SIEMENS等超過100個國際知名制造商和電力集團公司在使用，主要用于電廠設計、性能評估以及運行優(yōu)化。1熱力系統(tǒng)計算分析模塊化的概念現(xiàn)代電廠的熱力系統(tǒng)已相當復雜，但任何復雜的熱力系統(tǒng)不外乎是由若干個設備和管道連接構成。如鍋爐、汽輪機組、凝汽器、換熱器、水泵、風機、閥門、三通管道等等。根據(jù)熱力系統(tǒng)這一特點，可以建立這樣的模塊化概念：用不同的模塊代表不同的設備，用線段代表管道；于是，以搭積木的方式，用有限個模塊和線段可靈活地構成任一復雜的熱力系統(tǒng)圖。如圖1所示，用7種模塊構成了一個典型的汽輪發(fā)電機組熱力系統(tǒng)。熱力系統(tǒng)計算模塊化有三個任務：1）建立模塊，用數(shù)學模型真實描述其物理對象。2）用模塊構成待計算的熱力系統(tǒng)。3）研究系統(tǒng)的數(shù)學求解方法。2模塊設計方法不同模塊的設計思路是相同的，都是用數(shù)學方程描述模塊的能量守恒、質量守恒、傳熱特性、流體力學特性，以及模塊的熱力學特性和幾何條件。這里，以分流三通為例，介紹模塊的設計過程。

圖2分流三通在分流三通（圖2）中，有如下關系：f(m1,m2,m3)=0此關系有幾種表達式，其中一種為：m1=m2+m3(2-1)當已知m1，m2，求m3時，令m1=m1*，m2=m2*，m3=m3′，帶入式（2－1）：則m1′=m2*+m3′（2－2）△m=m1*-m1′（2－3）式中：*—給定值；′—任意假定值（待定變量）。如果△m＝0，則m3′成為真實解。如果△m≠0，則修正m3′，反復上面的過程，一步步逼近最終解。當已知m1,m3，求m2時，令m1=m1，m3=m3*，m2=m2′，帶入式（2－1）,仍可得式（2－2）、（2－3）：m1′=m2′+m3*△m=m1*-m1′當△m＝0，則m2′成為真實解。這樣就提供了求解這兩個問題的途徑，即Min△m2s.t△m＝0采用一個合適的優(yōu)化技術，可讓△m一步步逼近于0，上述問題的假定值就一步步逼近于最終解。這樣，對于同一數(shù)學模型，求解不同的問題采用了相同的模式。求解分流三通的流量問題可用圖3表示。

圖3分流三通流量問題示意圖將這一概念加以擴展，可得到熱力設備模塊的一般模式，用圖4表示：

圖4一般模塊的示意圖圖注：j－第j種設備；Zj－未知矢量；Kj－表征設備特征的常數(shù)矢量；Uj*－表征設備當前特征的矢量；Yj*－已知矢量；Σ△Fj2－等式差值的平方和；△Fj－等式差值矢量。3模塊構成熱力系統(tǒng)的方法模塊構成熱力系統(tǒng)的實質，是確定熱力系統(tǒng)中各模塊間的質量和能量傳遞關系，為實施計算提供必要的信息（計算規(guī)模，待定變量，常數(shù)量，輸入量，輸出量）。模塊構成熱力系統(tǒng)的最佳形式，應是模塊圖形化，由圖符和連線構成系統(tǒng)，這樣構造的圖形與機組實際的熱力系統(tǒng)圖非常相似，在系統(tǒng)圖上面向模塊可準確地輸入有關的信息。4熱力系統(tǒng)模塊化的數(shù)學計算方法通過模塊的建立和系統(tǒng)的構成，可得到描述熱力系統(tǒng)的一套方程，求解這套方程即分析計算熱力系統(tǒng)。目前比較成熟的熱力系統(tǒng)數(shù)學計算方法是：將所有模塊的未知量作為待定變量，從一組初始值開始，用非線性規(guī)劃的技術求解，所有待定變量同時逼近最終解，直至滿足要求的精度。它的優(yōu)點是：提供了計算的靈活性，不需要人工確定計算過程，計算速度快。5熱力系統(tǒng)計算分析模塊化方法的應用實例使用模塊化方法對熱力系統(tǒng)進行分析是很方便和快捷的，目前已有多個外國公司推出基于模塊化方法的商業(yè)軟件包，德國SofBid公司的EbsilonProfessional軟件是其中比較成熟和使用方便的。EbsilonProfessional是德國sofbid公司推出的基于熱力系統(tǒng)計算分析模塊化方法的商業(yè)軟件包，目前已經(jīng)開發(fā)出87個模塊，包括鍋爐、汽輪機級組、燃氣輪機級組、凝汽器、加熱器、水泵、除氧器、發(fā)電機、冷卻塔、三通管道...等等，并且平均每年新開發(fā)2～3個模塊，使用這些模塊可以構建任一類型的電廠系統(tǒng)圖；并采用圖形化界面，所有對象圖形化：模塊、管道、標注數(shù)據(jù)的十字和文本框，用戶可以根據(jù)模塊的外形就知道該模塊代表的設備，系統(tǒng)構成一目了然，并且可根據(jù)需要在圖上標注出數(shù)據(jù)和備注文字。使用EbsilonProfessional軟件計算分析一個100MW機組的熱力系統(tǒng)。1）選擇適當?shù)哪K和管道，構建出一個100MW機組的熱力系統(tǒng)圖（見圖5）。2）根據(jù)試驗結果給定各個設備模塊的特性參數(shù)，模擬出一個真實的系統(tǒng)。3）根據(jù)研究需要，改變系統(tǒng)中的某些參數(shù)（如初參數(shù)，背壓，循環(huán)水進水溫度，加熱器溫升，軸封漏汽量等等），重新計算出機組的最終出力，進而計算分析出對機組經(jīng)濟性的影響。①循環(huán)水進水溫度改變對機組經(jīng)濟性的影響。

循環(huán)水進水溫度設計值為20℃，熱耗為8841.4286kJ/kg（見圖5）。如果閉式循環(huán)系統(tǒng)的冷卻水塔運行惡化，改變循環(huán)水進水溫度輸入值為25℃，在其他參數(shù)不變的情況下，計算出機組熱耗為9009.6845kJ/kg（見圖6）。②加熱器溫升不足對機組經(jīng)濟性的影響。1號高加的設計溫升為38℃，出水溫度為198.6℃，熱耗為8841.4286kJ/kg（見圖5）。如果1號高加的溫升不足，只有30℃，改變1號高加出水溫度輸入值為190℃，在其他參數(shù)不變的情況下，計算出相應的熱耗為8870.7386kJ/kg。③機組初參數(shù)改變對機組經(jīng)濟性的影響。在額定負荷下，機組的初參數(shù)設計值為8.826MPa/535℃，設計熱耗為8841.4286kJ/kg。改變主汽壓力輸入值為9.2MPa，主汽溫度輸入值為530℃，在其他參數(shù)不變的情況下，計算出相應的熱耗為8834.7857kJ/kg。由以上可以看出，運用熱力系統(tǒng)計算分析的模塊化方法，可以很方便、直觀地對熱力系統(tǒng)進行計算分析和運行優(yōu)化。6結束語熱力系統(tǒng)計算分析的模塊化方法的正確性是無疑的，目前已有基于這種模塊化方法的商業(yè)軟件包推出，用戶運用該軟件進行熱力系統(tǒng)的各種計算分析和運行優(yōu)化，并根據(jù)結果完善系統(tǒng)，取得了較好的經(jīng)濟性。