單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電站實(shí)時(shí)仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大型火力發(fā)電機(jī)組是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，包含有大量的熱力設(shè)備，這些熱力設(shè)備 通過管路連接起來，不同的工質(zhì)，如水、汽、潤滑油等以不同的相態(tài)在這些管路里流動(dòng)著。由 眾多的連接不同熱力設(shè)備和系統(tǒng)的管路組成了龐大的熱力管網(wǎng)，而管路內(nèi)流動(dòng)的工質(zhì)則組 成了流體網(wǎng)絡(luò)。具體來說，流體網(wǎng)絡(luò)是指由阻力元件（如閥門）、動(dòng)力元件（如風(fēng)機(jī)）、慣性 點(diǎn)和物源、物陷點(diǎn)組成的一個(gè)流體的網(wǎng)絡(luò)，可抽象為節(jié)點(diǎn)和支路兩部分，其中，作出如下定 義：
[0003] 1)支路：流體流過的一條通道，進(jìn)、出口之間應(yīng)有壓力損失；
[0004] 2)節(jié)點(diǎn)：兩條以上支路的交匯點(diǎn)；
[0005] 3)邊界點(diǎn)：一種特殊的節(jié)點(diǎn)，其壓力是流體網(wǎng)絡(luò)方程組計(jì)算的已知條件。所選取 的流網(wǎng)邊界點(diǎn)應(yīng)是熱力系統(tǒng)中壓力和流量的弱耦合點(diǎn)，如壓力變化相對(duì)緩慢的大容積點(diǎn)。 當(dāng)某點(diǎn)的壓力不依賴于質(zhì)量守恒方程，而是由能量守恒方程可以算出時(shí)，該點(diǎn)就可作為流 網(wǎng)計(jì)算的邊界點(diǎn)，如加熱器汽側(cè)、凝汽器汽側(cè)、除氧器、汽包等汽液兩相共存點(diǎn)；
[0006] 4)物源、物陷點(diǎn)：在流體網(wǎng)絡(luò)中，流量不滿足阻力方程的支路所在節(jié)點(diǎn)稱為物源 或物陷點(diǎn)，使系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)增加的地方稱為物源點(diǎn)，反之稱為物陷點(diǎn)；
[0007] 5)慣性點(diǎn)：慣性點(diǎn)描述流體容積慣性對(duì)流動(dòng)過程的影響。由于鍋爐壓力、流量響 應(yīng)很快，一般情況下可以忽略其慣性，認(rèn)為某一處的壓力可以迅速地波動(dòng)到整個(gè)系統(tǒng)。但對(duì) 于大容積、大密度變化的情況則需要加以考慮。
[0008] 為確保大型發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性，對(duì)運(yùn)行人員的熟練操作和事故處理 能力以及管理人員的監(jiān)控管理水平都有了更高的要求。因此，針對(duì)實(shí)際機(jī)組，開發(fā)計(jì)算機(jī)仿 真培訓(xùn)系統(tǒng)以培訓(xùn)新的運(yùn)行人員和輪訓(xùn)在職人員顯得越來越重要，其中，仿真模型的開發(fā) 在電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中占有重要的作用，其精確程度直接決定仿真系統(tǒng)模擬的效果。其中， 流體網(wǎng)絡(luò)模型是電站仿真模型的重要組成部分，起著為其他的熱力設(shè)備模型傳遞熱力參數(shù) 的作用，流體網(wǎng)絡(luò)模型精確與否決定了電站仿真模型精確與否。
[0009] 根據(jù)現(xiàn)有的流體網(wǎng)絡(luò)建模方法所得到的流體網(wǎng)絡(luò)仿真模型，由于該流體網(wǎng)絡(luò)仿真 模型的方程是一組非線性方程組，其求解是相當(dāng)困難的，使得到的流體網(wǎng)絡(luò)仿真模型不能 實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映流體網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)行情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 基于此，有必要針對(duì)根據(jù)現(xiàn)有的流體網(wǎng)絡(luò)建模方法獲得的流體網(wǎng)絡(luò)仿真模型不能 實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映流體網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)行情況的技術(shù)問題，提供一種單相流體網(wǎng)絡(luò)的建模方 法。
[0011] -種單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法，包括如下步驟：
[0012] 根據(jù)流體特性，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路模型；
[0013] 根據(jù)單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量守恒定律，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)模型；
[0014] 根據(jù)單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路模型，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)壓力方程；
[0015] 對(duì)所述節(jié)點(diǎn)壓力方程進(jìn)行求解，計(jì)算單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓力；
[0016] 根據(jù)所述支路模型和單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓力，計(jì)算各個(gè)支路的流量；
[0017] 根據(jù)所述單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)壓力及各個(gè)支路的流量，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模 型。
[0018] 上述單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法，根據(jù)單相流體的特性，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路模 型；根據(jù)單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量守恒定律，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)模型；根據(jù)單相流 體網(wǎng)絡(luò)的支路模型，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)壓力方程；對(duì)所述節(jié)點(diǎn)壓力方程進(jìn)行求解，計(jì) 算單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓力；根據(jù)所述支路模型和單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓力，計(jì)算各個(gè)支 路的流量；根據(jù)所述單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)壓力及各個(gè)支路的流量，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué) 模型。通過上述步驟得到的單相流體網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)得到的單相流體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)壓 力方程進(jìn)行求解，使得根據(jù)所述單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法得到的單相流體網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型能 夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地反映了單相流體網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)行情況。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法流程圖；
[0020] 圖2為利用本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的單相流體建模方法得到的節(jié)點(diǎn)模型的結(jié)構(gòu) 示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及取得的效果，下面結(jié)合附圖及較佳 實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案，進(jìn)行清楚和完整的描述。
[0022] 如圖1所示，圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法流程圖。
[0023] -種單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法，可以包括如下步驟：
[0024] 步驟SlOl :根據(jù)單相流體特性，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路模型；
[0025] 步驟S102 :根據(jù)單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量守恒定律，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)模 型；
[0026] 步驟S103 :根據(jù)單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路模型，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)壓力方程；
[0027] 步驟S104 :對(duì)所述節(jié)點(diǎn)壓力方程進(jìn)行求解，計(jì)算單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓力；
[0028] 步驟S105 :根據(jù)所述支路模型和單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓力，計(jì)算各個(gè)支路的流 量；
[0029] 步驟S106 :根據(jù)所述單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)壓力及各個(gè)支路的流量，建立單相流體網(wǎng) 絡(luò)的數(shù)學(xué)模型。
[0030] 上述單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法，根據(jù)單相流體的特性，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路模 型；根據(jù)單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量守恒定律，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)模型；根據(jù)單相流 體網(wǎng)絡(luò)的支路模型，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)壓力方程；對(duì)所述節(jié)點(diǎn)壓力方程進(jìn)行求解，計(jì) 算單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓力；根據(jù)所述支路模型和單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓力，計(jì)算各個(gè)支 路的流量；根據(jù)所述單相流體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)壓力及各個(gè)支路的流量，建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué) 模型。通過上述步驟得到的單相流體網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)得到的單相流體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)壓 力方程進(jìn)行求解，使得根據(jù)所述單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法得到的單相流體網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型能 夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地反映了單相流體網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)行情況。
[0031] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法，所述根據(jù)流體特性，建立 單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路模型可以表示如下：
[0032] R1P1-R2P2= w+C b；
[0033] 式中，R1,私和Cb表示單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路特性參數(shù)，p i，？2分別表示單相流體網(wǎng)絡(luò) 的支路進(jìn)口和出口的壓力，w表示單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路流量。
[0034] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法，所述根據(jù)流體特性，建立 單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路模型可以包括下列情形：
[0035] 對(duì)于不可壓縮流體，根據(jù)伯努利方程建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路模型如下所示：
[0036] Rb(plit+1-p2,t+1) =wt+1+Cbl；
[0037] 式中，Rb和Cbl表示不可壓縮流體網(wǎng)絡(luò)的支路特性參數(shù)，p 11+1表示單相流體網(wǎng)絡(luò)支 路進(jìn)口下一時(shí)刻的壓力，P2, t+1表示單相流體網(wǎng)絡(luò)支路出口下一時(shí)刻的壓力，w t+1表示單相流 體網(wǎng)絡(luò)支路下一時(shí)刻的流量；
[0038] 對(duì)于可壓縮流體，根據(jù)氣動(dòng)力學(xué)原理建立單相流體網(wǎng)絡(luò)的支路模型如下所示：
[0039] RblP1, t+1-Rb2P2,t+1= w t+1+Cb2；
[0040] 式中，Rbl，Rb2和C b2表示可壓縮流體網(wǎng)絡(luò)的支路特性參數(shù)，p 11+1表示單相流體網(wǎng)絡(luò) 支路進(jìn)口下一時(shí)刻的壓力，P2, t+1表示單相流體網(wǎng)絡(luò)支路出口下一時(shí)刻的壓力，w t+1表示單相 流體網(wǎng)絡(luò)支路下一時(shí)刻的流量。
[0041] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法，所述不可壓縮流體網(wǎng)絡(luò) 的支路特性參數(shù)，可以通過下式進(jìn)行計(jì)算：
[0043] 式中，Rb和Cbl表示不可壓縮流體網(wǎng)絡(luò)的支路特性參數(shù)，p ,表示單相流體網(wǎng)絡(luò)的流 體密度，Cvl表示不可壓縮流體網(wǎng)絡(luò)的支路通流能力，Wt表示單相流體網(wǎng)絡(luò)支路當(dāng)前時(shí)刻的 流量。
[0044] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的單相流體網(wǎng)絡(luò)建模方法，所