[发明专利]再热器传递函数模型的机理建模计算方法

权利要求书

1.一种再热器传递函数模型的机理建模计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建再热器建模框架，包括7个传递函数：G₁(s)至G₄(s)分别表示低温再热器各通道；G₅(s)至G₇(s)分别表示高温再热器各通道；

2)对建模框架中传递函数模型参数进行计算；

所述的G₁(s)至G₇(s)都采用如下多容惯性结构的传递函数形式：

每个传递函数含有3个参数，即：模型阶数n、时间常数T和放大系数K，整个再热器模型共有21个参数；

所述的模型阶数n_i和时间常数T_i的计算公式是由单相受热管线性分布参数模型的解析解，其中i＝1,2,3,4,5,6,7，应用传递函数模型的近似计算方法得到；

K₁、K₅和K₂、K₆的计算公式是通过对单相受热管内的蒸汽应用质量守恒定律和能量守恒定律，建立受热管内蒸汽的静态模型，并对其作线性化处理后得到；

K₃、K₄、K₇是通过建立相应工艺过程的机理模型，并对模型作线性化处理后得到；

所述的K₃的计算涉及烟气挡板流量特性、受热面烟气侧对流换热、单相受热管传热的物理过程；K₄和K₇的计算涉及燃料-负荷特性、风量-负荷特性、锅炉炉内燃烧及传热、烟气对流换热区传热、单相受热管传热的物理和化学过程；

所述的K₃、K₄、K₇的计算公式为：

式(2)至式(4)中，至表示相应工艺过程相应通道的放大系数。

2.根据权利要求1所述的一种再热器传递函数模型的机理建模计算方法，其特征在于，建立受热管内蒸汽的静态模型，并对其作线性化处理，得到单相受热管过程吸热量通道放大系数的计算公式：

式(5)中，Δ为相对于工作点的变化量，H为焓值，Q为吸热量，D为流量；下脚标zq代表蒸汽，out代表出口，0代表工作点参数；

根据质量守恒定律和能量守恒定律，建立锅炉炉内传热模型，并将其线性化，得到炉内过程各通道放大系数的计算公式：

式(6)、式(7)中，T为温度，B为燃料量，G为烟气或空气流量，η为锅炉效率，C_p为定压比热容，β为辐射传热系数，N为炉膛内除水冷壁外辐射受热面的个数；下脚标f代表烟气，a代表空气，LHV代表燃料的低热值，wf代表水冷壁，rad代表辐射受热面，con代表对流受热面；

对烟气对流换热区分别应用质量守恒定律和能量守恒定律，并结合对流换热规律，建立烟气对流换热区传热模型，将该模型作线性化处理后，得到烟气对流换热区各通道放大系数的计算公式：

式(8)、式(9)中，α为对流换热系数；下脚标in代表入口；

记锅炉的燃料-负荷特性、燃料-风量特性和烟气挡板流量特性分别为：

B＝y_B(P) (10)

G_a＝y_G(P) (11)

λ＝y_λ(0.01θ) (12)

式(10)至式(12)中，P为机组负荷，λ为通过低再通道的烟气流量在总烟气流量中所占的比例，θ∈[0,100]，为再热烟气挡板开度；将式(10)至式(12)都拟合成多项式函数形式，得到相应通道放大系数的计算公式：