1，2, 3, P w、hwS熱水段工質(zhì)平均密度、平 均比焓，由熱水段兩端即界面0和界面1處的工質(zhì)的平均溫度、平均壓力代入工質(zhì)物性參數(shù) 數(shù)據(jù)庫計(jì)算；P E、匕為蒸發(fā)段工質(zhì)平均密度、平均比焓，由蒸發(fā)段兩端即界面1和界面2處 的工質(zhì)的平均溫度、平均壓力以及〇. 5的工質(zhì)濕度代入工質(zhì)物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫計(jì)算；P s、hsS 過熱段工質(zhì)平均密度、平均比焓，由過熱段兩端即界面2和界面3處的工質(zhì)的平均溫度、平 均壓力代入工質(zhì)物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫計(jì)算；P i為界面i處的工質(zhì)壓力，i = 〇, 1，2, 3 ;界面1和 界面2處的工質(zhì)溫度根據(jù)交界面工質(zhì)溫度確定方法確定；VW、VE、V s為熱水段、蒸發(fā)段、過熱 段的體積；1^、1^、1^為熱水段、蒸發(fā)段、過熱段的長度；(^、(^、(^分別為熱水段、蒸發(fā)段、過熱 段工質(zhì)的吸熱量；L為蒸發(fā)系統(tǒng)的等效總長度；p x、Lx為蒸發(fā)系統(tǒng)指定位置X處的工質(zhì)壓力 以及距離界面0的長度為界面i (i = 1，2)處的等效截面積；D i為通過界面i的工質(zhì)質(zhì) 量流量，i = 0, 1，2, 3 ; P i、Iii分別為界面i處工質(zhì)密度和比焓，i = 0, 1，2, 3 ;界面1處工 質(zhì)為飽和水，界面2處工質(zhì)為飽和蒸汽，隨著機(jī)組負(fù)荷變化，界面1、2的位置是時(shí)變的； (2)超臨界工況子模型 所述蒸發(fā)系統(tǒng)超臨界工況是指在蒸發(fā)系統(tǒng)中工質(zhì)狀態(tài)不存在蒸發(fā)段，而只有熱水段和 過熱段，其模型包括： 熱水段工質(zhì)質(zhì)量、能量動(dòng)態(tài)平衡方程為：
過熱段工質(zhì)質(zhì)量、能量動(dòng)態(tài)平衡方程為：
輔助方程為：
其中，由于蒸發(fā)段消失，界面1和界面2合并在一起，但仍用界面1表示，界面1處的工 質(zhì)溫度根據(jù)交界面工質(zhì)溫度確定方法確定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超超臨界火電機(jī)組蒸發(fā)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)吸熱量的實(shí)時(shí)估計(jì)方 法，其特征在于，所述的交界面工質(zhì)溫度確定方法，對于亞臨界工況有： 界面1處為飽和水，界面2處為飽和蒸汽，對于飽和水或水蒸氣，其溫度與壓力存在 一一對應(yīng)關(guān)系，這樣，將界面1、2處的工質(zhì)壓力分別代入工質(zhì)物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫即可得到對 應(yīng)的飽和水或水蒸氣的溫度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超超臨界火電機(jī)組蒸發(fā)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)吸熱量的實(shí)時(shí)估計(jì)方 法，其特征在于，所述的交界面工質(zhì)溫度確定方法，對于超臨界工況有： 給定壓力時(shí)，工質(zhì)在某一溫度下有最大定壓比容，將該最大比容即準(zhǔn)臨界點(diǎn)處作為超 臨界工況下的熱水段和過熱段的交界面，因此界面1處的工質(zhì)溫度T由工質(zhì)壓力p計(jì)算，計(jì) 算方法為： T = -0. 0411Xp2+5. 6719Xp+541. 96 (15) 該二次多項(xiàng)式是通過對40個(gè)最大比容點(diǎn)處的（T，p)回歸得到。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種超超臨界火電機(jī)組蒸發(fā)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)吸熱量的實(shí) 時(shí)估計(jì)方法，其特征在于，步驟二中，所述的根據(jù)實(shí)際運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的工況，將蒸發(fā) 系統(tǒng)模型解算過程等價(jià)為三個(gè)尋優(yōu)命題：亞臨界工況、超臨界工況、不定工況的求解，具體 為： (1) 亞臨界工況的最優(yōu)化問題 ^ = min\At(D0 -D3)-&(pwVw + pEVE + psVs)\ (16) 可行域?yàn)椋?br>(17) 其中，At為DCS的采樣周期； (2) 超臨界工況的最優(yōu)化問題 J = min\At(D0 -D3)-MpwVw + psVs)| (18) 可行域?yàn)椋?br>(19) (3) 不定工況的最優(yōu)化問題
可行域?yàn)椋?br>其中L。為臨界熱水段長度，滿足
若Lw< L。，則有Pl> 22.064MPa，無蒸發(fā)段，蒸發(fā)系統(tǒng)處于超臨界工況；若Lw> L。，則 有P1S 22. 064MPa，有蒸發(fā)段，蒸發(fā)系統(tǒng)處于亞臨界工況； 方程（16)~（21)中，蒸發(fā)系統(tǒng)入口定義為界面0,熱水段與蒸發(fā)段交界面定義為界面 1，蒸發(fā)段與過熱段交界面定義為界面2,蒸發(fā)系統(tǒng)出口定義為界面3,相應(yīng)位置的參數(shù)標(biāo)有 界面下標(biāo)i，i =〇，1，2,3, Pw、hwS熱水段工質(zhì)平均密度、平均比焓，由熱水段兩端即界面 0和界面1處的工質(zhì)的平均溫度、平均壓力代入工質(zhì)物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫計(jì)算；P E、hES蒸發(fā)段 工質(zhì)平均密度、平均比焓，由蒸發(fā)段兩端即界面1和界面2處的工質(zhì)的平均溫度、平均壓力 以及0. 5的工質(zhì)濕度代入工質(zhì)物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫計(jì)算；P s、hs為過熱段工質(zhì)平均密度、平均比 焓，由過熱段兩端即界面2和界面3處的工質(zhì)的平均溫度、平均壓力代入工質(zhì)物性參數(shù)數(shù)據(jù) 庫計(jì)算為界面i處的工質(zhì)壓力，i = 〇, 1，2, 3 ;界面1和界面2處的工質(zhì)溫度根據(jù)交界 面工質(zhì)溫度確定方法確定；Vw、VE、％為熱水段、蒸發(fā)段、過熱段的體積；L w、LE、Ls為熱水段、 蒸發(fā)段、過熱段的長度；L為蒸發(fā)系統(tǒng)的等效總長度；D i為通過界面i的工質(zhì)質(zhì)量流量，i = 0, 1, 2, 3〇
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種超超臨界火電機(jī)組蒸發(fā)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)吸熱量的實(shí) 時(shí)估計(jì)方法，其特征在于，步驟四中，所述選擇對應(yīng)的尋優(yōu)命題的方法是指根據(jù)界面〇和界 面3處的壓力實(shí)時(shí)值進(jìn)行判定，具體地： 當(dāng)pQ< 22. 064MPa，蒸發(fā)系統(tǒng)處于亞臨界工況； 當(dāng)p3> 22. 064MPa，蒸發(fā)系統(tǒng)處于超臨界工況： 當(dāng)p3< 22. 064MPa < p ^，蒸發(fā)系統(tǒng)可能處于亞臨界工況或超臨界工況，即不定工況； 其中，蒸發(fā)系統(tǒng)入口定義為界面〇,熱水段與蒸發(fā)段交界面定義為界面1，蒸發(fā)段與過 熱段交界面定義為界面2,蒸發(fā)系統(tǒng)出口定義為界面3 ;Pi為界面i處的工質(zhì)壓力，i = 0, 1, 2, 3〇
【專利摘要】一種超超臨界火電機(jī)組蒸發(fā)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)吸熱量的實(shí)時(shí)估計(jì)方法，步驟：1、獲得超超臨界火電機(jī)組蒸發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立可在線調(diào)用的工質(zhì)物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫；2、建立蒸發(fā)系統(tǒng)模型，以蒸發(fā)系統(tǒng)的熱水段、蒸發(fā)段、過熱段的長度為未知變量，將蒸發(fā)系統(tǒng)模型解算過程等價(jià)為三個(gè)尋優(yōu)命題：亞臨界工況、超臨界工況以及不定工況的求解；3、從DCS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫讀取給定時(shí)刻下的運(yùn)行工況測點(diǎn)實(shí)時(shí)值；4、在給定時(shí)刻下，根據(jù)讀取的蒸發(fā)系統(tǒng)出入口壓力DCS實(shí)測值，選擇對應(yīng)的尋優(yōu)命題，求解熱水段、蒸發(fā)段、過熱段的長度，代入蒸發(fā)系統(tǒng)模型計(jì)算蒸發(fā)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)吸熱量。本發(fā)明為鍋爐側(cè)全流程的能量衡算、鍋爐熱效率估計(jì)、爐膛燃燒狀況監(jiān)控等提供技術(shù)支撐。
【IPC分類】G01K17-06
【公開號(hào)】CN104764545
【申請?zhí)枴緾N201510058651
【發(fā)明人】徐亮, 袁景淇, 胡斌, 張翔, 曾豪駿
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月4日