[發(fā)明專利]一種結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的過(guò)熱器機(jī)理模型動(dòng)態(tài)參數(shù)整定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810408252.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108509752B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐民江;冷偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F119/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

1.一種結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的過(guò)熱器機(jī)理模型動(dòng)態(tài)參數(shù)整定方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，根據(jù)過(guò)熱器工作的機(jī)理過(guò)程，建立過(guò)熱器機(jī)理仿真模型，在建模時(shí)以過(guò)熱器出口參數(shù)作為集總參數(shù)，同時(shí)做如下假設(shè)：(1)過(guò)熱器中工質(zhì)流動(dòng)阻力集中在入口環(huán)節(jié)；(2)所有并聯(lián)管道用一根等效管道代替，且等效管道的流通面積為所有并聯(lián)管道流通面積之和，等效管道的長(zhǎng)度為所有并聯(lián)管道的平均長(zhǎng)度；(3)沿管長(zhǎng)方向工質(zhì)吸熱均勻，不隨位置改變而變化；所述過(guò)熱器機(jī)理仿真模型包括工質(zhì)質(zhì)量守恒方程、工質(zhì)能量守恒方程、管內(nèi)傳熱方程、金屬蓄熱方程以及工質(zhì)側(cè)動(dòng)量守恒方程，其中，工質(zhì)能量守恒方程具體形式為：

式中，α為動(dòng)態(tài)參數(shù)；V為過(guò)熱器的容積，m³；ρ₂為過(guò)熱器出口工質(zhì)密度，kg/m³；u₂為過(guò)熱器工質(zhì)出口內(nèi)能，kJ/kg；τ為時(shí)間，s；D₁、D₂分別為過(guò)熱器進(jìn)、出口工質(zhì)質(zhì)量流量，kg/s；h₁、h₂分別為過(guò)熱器進(jìn)、出口工質(zhì)的焓，kJ/kg；Q_m為過(guò)熱器工質(zhì)吸熱量，kJ/s；

將過(guò)熱器分為五段建模，每段都采用上述機(jī)理仿真模型，每段長(zhǎng)度為等效管道的五分之一，且后一段建模的進(jìn)口溫度為前一段建模的出口溫度；

步驟2，采集鍋爐負(fù)荷處于穩(wěn)定工況下的機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，選取的輸入信號(hào)為過(guò)熱器進(jìn)口汽溫，輸出信號(hào)為過(guò)熱器出口汽溫，對(duì)采集的機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、剔除粗大值以及零均值化預(yù)處理；

步驟3，選取五階結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)模型式中，K為增益系數(shù)，T為時(shí)間常數(shù)，s為傳遞函數(shù)的拉普拉斯復(fù)變量，對(duì)步驟2采集的機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)采用粒子群智能算法，對(duì)傳遞函數(shù)模型中的K和T進(jìn)行閉環(huán)辨識(shí)，得到最優(yōu)解；

步驟4，對(duì)步驟3辨識(shí)出的傳遞函數(shù)模型和步驟1建立的過(guò)熱器機(jī)理仿真模型施加相同的擾動(dòng)，即將過(guò)熱器進(jìn)口汽溫溫度階躍擾動(dòng)信號(hào)施加在前述兩個(gè)模型上，采集兩個(gè)模型出口溫度并建立響應(yīng)曲線，采集數(shù)據(jù)的時(shí)間選取兩個(gè)模型中運(yùn)行后達(dá)到穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的時(shí)間，根據(jù)兩個(gè)模型響應(yīng)曲線建立均方差誤差函數(shù)；

步驟5，根據(jù)步驟4中均方差誤差函數(shù)的大小對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)α尋找最優(yōu)解，尋找最優(yōu)解的方法為一維搜索二分法；

步驟6，設(shè)置均方差誤差函數(shù)收斂條件和最大尋優(yōu)次數(shù)，若滿足收斂條件或達(dá)到最大尋優(yōu)次數(shù)，則輸出動(dòng)態(tài)參數(shù)α在步驟2所述鍋爐負(fù)荷下的最優(yōu)解，即使得過(guò)熱器機(jī)理仿真模型最符合現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性的最優(yōu)解；選取多個(gè)不同的穩(wěn)定工況下的鍋爐負(fù)荷，采用上述相同的方法對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)α分別進(jìn)行最優(yōu)，獲得不同鍋爐負(fù)荷下動(dòng)態(tài)參數(shù)α的最優(yōu)解，根據(jù)插值法建立鍋爐負(fù)荷與動(dòng)態(tài)參數(shù)α的函數(shù)關(guān)系，得到隨負(fù)荷變化的動(dòng)態(tài)參數(shù)α；

步驟7，將步驟6得到的隨負(fù)荷變化的動(dòng)態(tài)參數(shù)α代入步驟1過(guò)熱器機(jī)理仿真模型中，得到結(jié)合了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、過(guò)熱器設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化機(jī)理仿真模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的過(guò)熱器機(jī)理模型動(dòng)態(tài)參數(shù)整定方法，其特征在于，步驟1所述工質(zhì)質(zhì)量守恒方程具體形式為：

其中，V為過(guò)熱器的容積，m³；ρ₂為過(guò)熱器出口工質(zhì)密度，kg/m³；τ為時(shí)間，s；D₁、D₂分別是過(guò)熱器進(jìn)、出口工質(zhì)質(zhì)量流量，kg/s。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的過(guò)熱器機(jī)理模型動(dòng)態(tài)參數(shù)整定方法，其特征在于，步驟1所述管內(nèi)傳熱方程具體形式為：

Q_m＝k_m(t_m-t₂)

其中，Q_m為過(guò)熱器工質(zhì)吸熱量，kJ/s；k_m為過(guò)熱器工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)；t_m為過(guò)熱器管壁金屬溫度；t₂為過(guò)熱器出口工質(zhì)溫度。