單相流體網絡建模方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電站實時仿真技術領域，特別是涉及一種單相流體網絡建模方法。
【背景技術】
[0002] 大型火力發(fā)電機組是一個復雜的大系統(tǒng)，包含有大量的熱力設備，這些熱力設備 通過管路連接起來，不同的工質，如水、汽、潤滑油等以不同的相態(tài)在這些管路里流動著。由 眾多的連接不同熱力設備和系統(tǒng)的管路組成了龐大的熱力管網，而管路內流動的工質則組 成了流體網絡。具體來說，流體網絡是指由阻力元件（如閥門）、動力元件（如風機）、慣性 點和物源、物陷點組成的一個流體的網絡，可抽象為節(jié)點和支路兩部分，其中，作出如下定 義：
[0003] 1)支路：流體流過的一條通道，進、出口之間應有壓力損失；
[0004] 2)節(jié)點：兩條以上支路的交匯點；
[0005] 3)邊界點：一種特殊的節(jié)點，其壓力是流體網絡方程組計算的已知條件。所選取 的流網邊界點應是熱力系統(tǒng)中壓力和流量的弱耦合點，如壓力變化相對緩慢的大容積點。 當某點的壓力不依賴于質量守恒方程，而是由能量守恒方程可以算出時，該點就可作為流 網計算的邊界點，如加熱器汽側、凝汽器汽側、除氧器、汽包等汽液兩相共存點；
[0006] 4)物源、物陷點：在流體網絡中，流量不滿足阻力方程的支路所在節(jié)點稱為物源 或物陷點，使系統(tǒng)內物質增加的地方稱為物源點，反之稱為物陷點；
[0007] 5)慣性點：慣性點描述流體容積慣性對流動過程的影響。由于鍋爐壓力、流量響 應很快，一般情況下可以忽略其慣性，認為某一處的壓力可以迅速地波動到整個系統(tǒng)。但對 于大容積、大密度變化的情況則需要加以考慮。
[0008] 為確保大型發(fā)電機組運行的安全性及經濟性，對運行人員的熟練操作和事故處理 能力以及管理人員的監(jiān)控管理水平都有了更高的要求。因此，針對實際機組，開發(fā)計算機仿 真培訓系統(tǒng)以培訓新的運行人員和輪訓在職人員顯得越來越重要，其中，仿真模型的開發(fā) 在電站仿真培訓系統(tǒng)中占有重要的作用，其精確程度直接決定仿真系統(tǒng)模擬的效果。其中， 流體網絡模型是電站仿真模型的重要組成部分，起著為其他的熱力設備模型傳遞熱力參數(shù) 的作用，流體網絡模型精確與否決定了電站仿真模型精確與否。
[0009] 根據(jù)現(xiàn)有的流體網絡建模方法所得到的流體網絡仿真模型，由于該流體網絡仿真 模型的方程是一組非線性方程組，其求解是相當困難的，使得到的流體網絡仿真模型不能 實時準確地反映流體網絡的實際運行情況。

【發(fā)明內容】

[0010] 基于此，有必要針對根據(jù)現(xiàn)有的流體網絡建模方法獲得的流體網絡仿真模型不能 實時準確地反映流體網絡的實際運行情況的技術問題，提供一種單相流體網絡的建模方 法。
[0011] -種單相流體網絡建模方法，包括如下步驟：
[0012] 根據(jù)流體特性，建立單相流體網絡的支路模型；
[0013] 根據(jù)單相流體網絡節(jié)點的質量守恒定律，建立單相流體網絡的節(jié)點模型；
[0014] 根據(jù)單相流體網絡的支路模型，建立單相流體網絡的節(jié)點壓力方程；
[0015] 對所述節(jié)點壓力方程進行求解，計算單相流體網絡節(jié)點的壓力；
[0016] 根據(jù)所述支路模型和單相流體網絡節(jié)點的壓力，計算各個支路的流量；
[0017] 根據(jù)所述單相流體網絡節(jié)點壓力及各個支路的流量，建立單相流體網絡的數(shù)學模 型。
[0018] 上述單相流體網絡建模方法，根據(jù)單相流體的特性，建立單相流體網絡的支路模 型；根據(jù)單相流體網絡節(jié)點的質量守恒定律，建立單相流體網絡的節(jié)點模型；根據(jù)單相流 體網絡的支路模型，建立單相流體網絡的節(jié)點壓力方程；對所述節(jié)點壓力方程進行求解，計 算單相流體網絡節(jié)點的壓力；根據(jù)所述支路模型和單相流體網絡節(jié)點的壓力，計算各個支 路的流量；根據(jù)所述單相流體網絡節(jié)點壓力及各個支路的流量，建立單相流體網絡的數(shù)學 模型。通過上述步驟得到的單相流體網絡的數(shù)學模型，并對得到的單相流體網絡的節(jié)點壓 力方程進行求解，使得根據(jù)所述單相流體網絡建模方法得到的單相流體網絡的數(shù)學模型能 夠實時準確地反映了單相流體網絡的實際運行情況。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的一個實施例的單相流體網絡建模方法流程圖；
[0020] 圖2為利用本發(fā)明的另一個實施例的單相流體建模方法得到的節(jié)點模型的結構 示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 為了更進一步闡述本發(fā)明所采取的技術手段及取得的效果，下面結合附圖及較佳 實施例，對本發(fā)明的技術方案，進行清楚和完整的描述。
[0022] 如圖1所示，圖1為本發(fā)明的一個實施例的單相流體網絡建模方法流程圖。
[0023] -種單相流體網絡建模方法，可以包括如下步驟：
[0024] 步驟SlOl :根據(jù)單相流體特性，建立單相流體網絡的支路模型；
[0025] 步驟S102 :根據(jù)單相流體網絡節(jié)點的質量守恒定律，建立單相流體網絡的節(jié)點模 型；
[0026] 步驟S103 :根據(jù)單相流體網絡的支路模型，建立單相流體網絡的節(jié)點壓力方程；
[0027] 步驟S104 :對所述節(jié)點壓力方程進行求解，計算單相流體網絡節(jié)點的壓力；
[0028] 步驟S105 :根據(jù)所述支路模型和單相流體網絡節(jié)點的壓力，計算各個支路的流 量；
[0029] 步驟S106 :根據(jù)所述單相流體網絡節(jié)點壓力及各個支路的流量，建立單相流體網 絡的數(shù)學模型。
[0030] 上述單相流體網絡建模方法，根據(jù)單相流體的特性，建立單相流體網絡的支路模 型；根據(jù)單相流體網絡節(jié)點的質量守恒定律，建立單相流體網絡的節(jié)點模型；根據(jù)單相流 體網絡的支路模型，建立單相流體網絡的節(jié)點壓力方程；對所述節(jié)點壓力方程進行求解，計 算單相流體網絡節(jié)點的壓力；根據(jù)所述支路模型和單相流體網絡節(jié)點的壓力，計算各個支 路的流量；根據(jù)所述單相流體網絡節(jié)點壓力及各個支路的流量，建立單相流體網絡的數(shù)學 模型。通過上述步驟得到的單相流體網絡的數(shù)學模型，并對得到的單相流體網絡的節(jié)點壓 力方程進行求解，使得根據(jù)所述單相流體網絡建模方法得到的單相流體網絡的數(shù)學模型能 夠實時準確地反映了單相流體網絡的實際運行情況。
[0031] 在其中一個實施例中，本發(fā)明的單相流體網絡建模方法，所述根據(jù)流體特性，建立 單相流體網絡的支路模型可以表示如下：
[0032] R1P1-R2P2= w+C b；
[0033] 式中，R1,私和Cb表示單相流體網絡的支路特性參數(shù)，p i，？2分別表示單相流體網絡 的支路進口和出口的壓力，w表示單相流體網絡的支路流量。
[0034] 在其中一個實施例中，本發(fā)明的單相流體網絡建模方法，所述根據(jù)流體特性，建立 單相流體網絡的支路模型可以包括下列情形：
[0035] 對于不可壓縮流體，根據(jù)伯努利方程建立單相流體網絡的支路模型如下所示：
[0036] Rb(plit+1-p2,t+1) =wt+1+Cbl；
[0037] 式中，Rb和Cbl表示不可壓縮流體網絡的支路特性參數(shù)，p 11+1表示單相流體網絡支 路進口下一時刻的壓力，P2, t+1表示單相流體網絡支路出口下一時刻的壓力，w t+1表示單相流 體網絡支路下一時刻的流量；
[0038] 對于可壓縮流體，根據(jù)氣動力學原理建立單相流體網絡的支路模型如下所示：
[0039] RblP1, t+1-Rb2P2,t+1= w t+1+Cb2；
[0040] 式中，Rbl，Rb2和C b2表示可壓縮流體網絡的支路特性參數(shù)，p 11+1表示單相流體網絡 支路進口下一時刻的壓力，P2, t+1表示單相流體網絡支路出口下一時刻的壓力，w t+1表示單相 流體網絡支路下一時刻的流量。
[0041] 在其中一個實施例中，本發(fā)明的單相流體網絡建模方法，所述不可壓縮流體網絡 的支路特性參數(shù)，可以通過下式進行計算：
[0043] 式中，Rb和Cbl表示不可壓縮流體網絡的支路特性參數(shù)，p ,表示單相流體網絡的流 體密度，Cvl表示不可壓縮流體網絡的支路通流能力，Wt表示單相流體網絡支路當前時刻的 流量。
[0044] 在其中一個實施例中，本發(fā)明的單相流體網絡建模方法，所