鋼鐵企業(yè)多汽源蒸汽管網(wǎng)的水力熱力聯(lián)合計算模型.pdf

1、蒸汽系統(tǒng)的監(jiān)測、調(diào)度是鋼鐵企業(yè)能源管理的重點任務(wù)之一。然而,由于蒸汽系統(tǒng)的重要組成部分,蒸汽管網(wǎng),是一個多汽源、多用戶并包含環(huán)路的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),以及管網(wǎng)上測點分布不合理、流量儀表精度不高等原因,管理者難以對蒸汽系統(tǒng)進行有效監(jiān)測和調(diào)度。為此,對蒸汽管網(wǎng)進行仿真模擬,用以實現(xiàn)軟測量和輔助蒸汽調(diào)度,對于鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗具有重要意義。
　　 本文對鋼鐵企業(yè)蒸汽管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)下的水力和熱力工況進行了分析,根據(jù)流量連續(xù)方程,溫降和壓降的環(huán)路平衡方程,

2、以及管段壓降和溫降的計算公式,建立了多汽源蒸汽管網(wǎng)的水力熱力聯(lián)合計算模型;基于求解管網(wǎng)水力學模型的牛頓.拉夫遜法,設(shè)計了求解管網(wǎng)水力熱力聯(lián)合計算模型的算法;并進行了仿真模型的驗證。主要研究工作包括:
　　 1.管網(wǎng)拓撲的簡化及數(shù)學描述。為了降低管網(wǎng)的復(fù)雜度,保證模型具有較高的計算速度,設(shè)計了簡化管網(wǎng)拓撲的算法。為了分析蒸汽管網(wǎng)的拓撲,把蒸汽管網(wǎng)抽象為由管段和節(jié)點構(gòu)成的有向圖,并采用節(jié)點.管段關(guān)聯(lián)矩陣對管網(wǎng)拓撲進行描述。為了實現(xiàn)對

3、多汽源蒸汽管網(wǎng)的仿真計算,以及使得模型可用于輔助蒸汽調(diào)度,引入虛環(huán)路的概念,把蒸汽用戶節(jié)點和汽源節(jié)點區(qū)分對待為獨立節(jié)點和參考節(jié)點,并相應(yīng)地把眾管段劃分為樹枝管段和余樹管段。
　　 2.蒸汽管網(wǎng)水力熱力聯(lián)合計算模型的建立。利用IAPWS-IF97公式實現(xiàn)對蒸汽密度、動力粘度、定壓比熱容、焓值等橋接管網(wǎng)水力和熱力計算的蒸汽物性參數(shù)進行快速、精確的求解。以對蒸汽管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)下水力和熱力工況的分析為根據(jù),分別建立了蒸汽管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)下的水力和熱力

4、計算模型。通過聯(lián)立蒸汽物性參數(shù)計算公式以及水力和熱力計算模型得到了蒸汽管網(wǎng)的水力熱力聯(lián)合計算模型。
　　 3.蒸汽管網(wǎng)水力熱力聯(lián)合計算模型的求解。通過牛頓-拉夫遜法迭代計算獨立節(jié)點壓力和溫度的修正量,并從而校正獨立節(jié)點的壓力和溫度,來對蒸汽管網(wǎng)的水力熱力聯(lián)合計算模型進行求解;實現(xiàn)了根據(jù)管網(wǎng)參考節(jié)點壓力、溫度以及獨立節(jié)點流量,求解各獨立節(jié)點的壓力、溫度,各參考節(jié)點的流量,以及各管段的壓降、溫降、蒸汽流量和凝結(jié)水流量。