论文部分内容阅读
在计算机技术高速发展的今天,应用计算机对实际能源工程系统进行性能分析、优化及仿真已经成为人们解决实际工程问题的重要手段。其中数学模型的建立及程序的实现是整个过程的基础和关键。在目前的能源工程系统建模与分析软件技术和功能上,国外占有较大的优势。由于它们具有雄厚的资金、专门的研发团队,因此,相比较于国内的个人作坊式软件,国外公司的产品不仅具有可视化组态功能,丰富的图形显示界面,而且还具有通用性强、可移植性强等优点；但它们大都价格昂贵,国内企业一般难以接受。国内的研究人员经不懈的努力,虽然取得了一定的成果,但仍存在许多不足之处,主要表现在通用性不足、依赖性较强和不够智能化等。它们一般都是针对特定的研究对象而专门开发,可移植性差,无法实现软件的通用性。如果系统结构形式发生改变,就必须重新推导方程,建立系统数学模型,全部或部分重新编制计算机程序。因此,本文在借鉴国内外能源工程系统性能仿真平台已有的相关研究和开发成果基础上,以通用性、智能化并同时能满足不同领域的专业需求为目标,提出了以Matlab/Simulink工具为平台,并通过模块化建模和自定义相关专业模块来同时兼顾通用性和专业性的思路来实现不同能源系统稳/动态性能仿真研究的构想。所谓模块化建模,其基本思路是利用少数模块来描述包含许多设备和子系统的大系统,借助计算机从而解决复杂的建模问题。该方法的突出特点就是容许模块本身的模型建立的比较简单,而通过模块的不同组合构造出系统的任意复杂程度的模型。这样,就可以将复杂系统的繁琐的建模工作化解为对简单的子系统和部件的建模工作,即将系统化整为零,化繁为简,从而显著降低建模的复杂性和对用户熟悉系统的要求。而自定义功能,顾名思义,就是根据用户的客观需要自己来定义并创建相应的模块。因此,为实现该构想,本文首先建立了能源工程系统的基本组成部件仿真模型库,它们包括：管网等能量传递部件的仿真模型、泵与风机等能量输入设备的仿真模型、透平等能量输出设备的仿真模型、换热器等能量交换部件的仿真模型以及能量传递介质的物性参数模型等；接着,本文选取了一些典型的能源工程系统采用该方法对其进行稳/动态模拟,它们具体包括：某大型化工流程稳/动态模拟、陕西省靖边首站一宝鸡站,靖边首站一渭南站天然气集输系统稳态模拟、某油田注水系统稳态性能仿真、某环状管网供热系统稳态性能仿真以及压气机喘振系统模拟等；最后作为该方法的实际工程应用,本文对某MW级再热汽轮机额定进汽工况系统热力设计计算过程进行了模块化建模研究。