[发明专利]再热器传递函数模型的机理建模计算方法

说明书

本发明涉及一种再热器传递函数模型的机理建模计算方法，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。与现有技术相比，本发明具有简单、高效等优点。

技术领域

本发明涉及控制科学与工程学科的建模仿真技术领域，尤其是涉及一种再热器传递函数模型的机理建模计算方法。

背景技术

再热器是电站锅炉受热面的重要组成部分，其作用在于加热汽轮机高压缸排汽，提高机组的安全性和经济性，因此再热器出口蒸汽温度成为火电机组运行中的重要监控参数。受再热器自身工艺特点的影响，再热蒸汽温度对象存在较大的时滞和惯性，导致再热汽温控制系统的动态性能常常达不到期望要求，许多机组的再热汽温控制系统甚至根本无法投入自动模式。为了设计和优化再热汽温控制系统，需要有简单、准确的再热器动态特性数学模型。

建立再热器动态数学模型的方法通常可以分为两类：机理建模方法和系统辨识方法。机理建模方法是根据再热器工艺过程所遵循的物理、化学规律，建立其数学模型；系统辨识方法则将再热器视为一个“黑箱”，根据测量的输入输出数据，按照事先确定的准则在模型集中选出一个与数据吻合最好的模型。

运用系统辨识方法建立再热器的数学模型之前，需解决十分重要的两个问题：1)确定再热器模型的结构；2)确定待估计模型参数的范围。选择合理的模型结构是建立准确的再热器模型的重要前提；而恰当地确定模型参数的范围，可以显著提高参数估计的精度和速度。目前，对这两个问题尚缺乏完善的解决方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单、高效的再热器传递函数模型的机理建模计算方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种再热器传递函数模型的机理建模计算方法，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(i＝1,2,3,4,5,6,7)的计算公式是由单相受热管线性分布参数模型的解析解，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。