[發(fā)明專利]一種風道模型交互式系統(tǒng)、風道流量計算及均衡優(yōu)化方法

在審

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• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114282314A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 石建良;鐘文琪;牟超;黃國順;陳曦;周冠文;曹元昊
• 申請（專利權）人: 國能承德熱電有限公司;東南大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F113/14;G06F119/14
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權代理有限公司 11467
• 代理人: 郝雅潔

1.一種風道模型交互式系統(tǒng)，其特征在于，包括用戶交互模塊、數(shù)據(jù)接入模塊、風道組件庫、風道編譯模塊、風道計算模塊和配風優(yōu)化模塊；

所述數(shù)據(jù)接入模塊，用于接入電廠DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并提取DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)中關鍵運行數(shù)據(jù)傳輸給所述風道編譯模塊；

所述用戶交互模塊，提供輸入和顯示功能，接收用戶輸入的結構數(shù)據(jù)，并傳輸給所述風道編譯模塊；

所述風道組件庫，用于儲存結構部件的三維模型和阻力特征；

所述風道編譯模塊，將接收到的所述關鍵運行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為邊界條件并傳輸給所述風道計算模塊；

所述風道編譯模塊，將所述風道結構數(shù)據(jù)作為依據(jù)，從所述風道組件庫中調(diào)取相應結構部件的三維模型和阻力特征，生成風道整體三維模型并傳輸給用戶交互模塊顯示給用戶，同時編譯生成風道整體阻力計算模型并傳輸給所述風道計算模塊；

所述風道計算模塊，根據(jù)接收的所述風道整體阻力計算模型以及所述邊界條件，采用風道流量計算方法計算當前工況下各配風口風量和風速數(shù)據(jù)并分別傳輸給用戶交互模塊和所述配風優(yōu)化模塊；

所述配風優(yōu)化模塊，接收由用戶交互模塊輸入的優(yōu)化目標，并根據(jù)所述當前工況下各配風口風量和風速數(shù)據(jù)，采用風道流量均衡優(yōu)化方法，對各配風口擋板開度進行優(yōu)化，并將優(yōu)化后的各配風口風門擋板開度數(shù)據(jù)分別傳輸給用戶交互模塊以及電廠DCS系統(tǒng)；

電廠DCS系統(tǒng)依照優(yōu)化后的各配風口擋板開度數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)各配風口風門擋板開度，實現(xiàn)配風均衡優(yōu)化。

2.根據(jù)權利要求1所述的風道模型交互式系統(tǒng)，其特征在于，所述關鍵運行數(shù)據(jù)包括：鍋爐負荷，各風機的轉(zhuǎn)速、功率、動葉角度和導葉角度，風道壓力以及各配風口風門擋板開度。

3.根據(jù)權利要求1所述的風道模型交互式系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶交互模塊接收的用戶輸入的結構數(shù)據(jù)包括結構部件的類型、尺寸、表面粗糙程度、連接方式與相對位置。

4.根據(jù)權利要求1所述的風道模型交互式系統(tǒng)，其特征在于，所述風道組件庫儲存結構部件的三維模型與阻力特征，所述結構部件包括：方管、圓管、直管、彎管、Y形管、T形管和變徑管。

5.根據(jù)權利要求1所述的風道模型交互式系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶交互模塊的顯示介質(zhì)包括顯示屏、虛擬現(xiàn)實裝置或增強虛擬現(xiàn)實裝置。

6.根據(jù)權利要求1所述的風道模型交互式系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶交互模塊的用戶交互方式包括鼠標鍵盤指令、手勢、動作或語音。

7.一種燃煤鍋爐風道流量計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.根據(jù)各個結構部件的類型、尺寸、表面粗糙程度計算形成對應的阻力系數(shù)公式，作為結構部件的阻力特征保存在風道組件庫中；

S2.用戶將需要計算的目標風道分解為不同的結構部件，并通過用戶交互模塊輸入各結構部件的類型、尺寸、表面粗糙程度、連接方式與相對位置信息；

S3.風道編譯模塊根據(jù)用戶輸入的各結構部件的類型、尺寸、表面粗糙程度，從風道組件庫中提取對應的阻力系數(shù)公式，計算各結構部件的阻力系數(shù)；

風道編譯模塊根據(jù)用戶輸入的各結構部件的連接方式與相對位置，分析各結構部件的串并聯(lián)關系，確定需要求解的各配風口風量和風速，根據(jù)質(zhì)量守恒、能量守恒與動量守恒對風道的氣體流動過程構建流量-阻力微分方程組，將所述流量-阻力微分方程組作為風道整體阻力計算模型傳輸給風道計算模塊；

S4.數(shù)據(jù)接入模塊從電廠DCS系統(tǒng)獲取當前關鍵運行數(shù)據(jù)并傳輸給風道編譯模塊，風道編譯模塊將接收到的關鍵運行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為邊界條件并傳輸給風道計算模塊；

S5.風道計算模塊對流量-阻力微分方程組進行離散，轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程，然后數(shù)值求解計算所需的各配風口風量和風速并輸出。

8.一種燃煤鍋爐風道流量均衡優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采用燃煤鍋爐風道流量計算方法計算當前各配風口風量和風速，計算各配風口風量和風速的方差，以方差為0作為優(yōu)化目標，以各配風口風門擋板開度作為被優(yōu)化量；

2)采用遺傳算法進行風道流量均衡優(yōu)化計算：以當前各配風口風門擋板開度為基準加上隨機上下波動生成多組新的各配風口風門擋板開度；

3)采用燃煤鍋爐風道流量計算方法計算多組新的各配風口風門擋板開度下各配風口風量和風速，并計算每組風量和風速的方差；

4)找出風量和風速的方差接近于0的幾組各配風口風門擋板開度，進行線性組合和隨機上下波動，再生成一組新的各配風口風門擋板開度；

5)重復步驟2)至步驟4)，直到獲得符合要求的各配風口風門擋板開度并輸出，完成風道流量均衡優(yōu)化。