电站锅炉燃烧系统和蒸发系统仿真模型的建立陈立甲，马克茂，王子才哈尔滨工业大学仿真中心，黑龙江哈尔滨150001总参数模型。在现代仿真系统在某些领域的高精度要求的前提下，如果仍采用上述方法就不能满足需要。因此该文在建立精确的模型方面做了崭新的尝试，燃烧系统采用维的燃烧模型，水冷壁就采用分布参数模型。

　　虽然增加了方程的数量，但仍能满足实时仿真的需要。52参5关键词锅炉仿真；燃烧模型；蒸发系统模型基于物理定律建立的电站锅炉模型已广泛应用到不同的目的，这些模型从较为简单的线性模型，到较为复杂的非线性模型。用于控制系统的模型较简单；用于人员培训的仿真系统的模型较为复杂，要求模型计算的实时性，但精度要求不高；用于控制系统参数调试等目的要求模型的精度很高。目前电站锅炉系统的燃烧模型普遍采用零维稳态模型，与之相应的炉膛水冷璧模型采用集总参数模型1.现代仿真系统在某些领域的高精度要求的前提下，如果仍采用上述方法模型精度受到方法本身的限制。本文从建模角度重新考虑，建立了种全新的高精度的仿真模型维考虑虚假水位现象和金属壁动态特性的汽包集总参数模型。本文用该模型对某台210界的电站锅炉系统进行了仿真，着重考察了模型在蒸汽流量扰动和燃料量扰动后的动态响应，仿真结果说明了模型具有较高的精度。

　　1炉膛燃烧模型的建立电站锅炉运行时，炉膛内的燃烧传热流动过程是十分复杂的，炉膛内的有关参数如温度烟气成分等分布是十分不均匀的，而且是高速脉动的。拿温度分布来说，炉膛中心高周低；燃烧器区高炉膛出口低。零维的燃烧模型将炉膛内有关参数做均处理，而且方程是个十分经验的公式，所以零维模型与实际系统之间有很大差距。

　　这个差距同时影响到两个系统汽水系统和燃烧系统模型的精度。因此改进零维模型具有十分重要的意义。本文建立了炉膛温度具有维分布模型的具体建立过程详文献2.与之不同的是，为了满足实时仿真要求，本文对传热模型作了简化。

　　第，流动模型的建立采用均匀混合反应器模拟燃烧器区域烟气流动，并用简化的柱塞流反应器模拟炉膛上部区域的宏观流动过程。将炉膛分成个区域下混合反应区域13沿上混合反应区域1他2柱塞流反应区域，尺。燃料和空气混合物由燃烧器喷口直接均匀的进入下混合反应区，13沿的燃烧产物按均布的原则进入与之相串联的上混合反映区，在13尺2进步反应后进入柱塞流反应区。炉内理想反应器的空间分布第，燃烧模型的建立燃烧模型实质上是燃料与空气中的氧化反应释放化学能的模型。煤粉在炉膛内的燃烧分为挥发份的燃烧和煤粉中碳的燃烧。其中挥发份的燃烧是个非常快的过程，认为进入炉膛后立即完成燃烧；碳的燃烧延续过程较长，确定它的公式文献6.

　　第，传热模型的建立传热模型是烟气的放热与水冷壁吸热关系间的能量守衡模型。传热模型的网格的划分方法为沿炉膛的高度方向上划分成若干层并认为每层内的温度分布是均匀的，分别对每层建立能量守衡方程。此处与文献5将炉膛划分成更细小的网格不同上述的种模型结合在起构成了炉膛煤粉燃烧系统的整体模型。该维模型由组非线性代数方程组成，需要迭代方法进行求解。由于模型只与炉膛结构煤粉成分和配比的空气量有关，并且模型是稳态的，因此对特定的锅炉来讲只有燃料的供给量和相应空气的配比量变化时，才有必要进行重新进行模型求解，这样减小了计算机在每个时间步长内的计算量。

　　2水冷壁模型传统的水冷壁模型是用集总参数法建立的。

　　水冷壁模型的参数取自入口和出口参数，应用物理定律物质守恒能量守恒动量守恒建立方程。该方法的主要缺点是，不能考虑水冷壁沿炉膛高度上受热不均匀的情况，不能反映水冷壁工质流动传热对系统的时间延迟特性，集总参数建模时，由于人为选取特征参数而产生的建模方法的固有缺欠。因此用集总参数法建立的水冷壁模型在研究水冷壁对某些变量的扰动的响应时就会产生很大的偏差，尤其是对在燃料扰动时模型反映不出水冷壁的延迟特性。因此集总参数模型当被用到要求模型精确很高的研究目的是不实用的。

　　分布参数的水冷壁模型。水冷壁工作原理2.忽略了重力和工质流速对能量方程的影响，利用随体导数法，基于能量守恒动量守恒质量守恒定律建立水冷壁的数学模型水位主要是通过汽包内的汽水动态转换速率总的数学模型为dx2其中乃7为随体导数；为单位水冷壁对工质的热流密度，针对特定高度段的水冷壁来说可视为常数；迅4和从。为水冷壁上升管中汽水混合物的平均焓值平均密度和平均流速；为压力为时间；1为水冷壁高度；为摩擦阻力其中为水冷壁上升管汽水混合物中水蒸汽份额；为水蒸汽的汽化潜热；6分别为饱和水蒸汽和饱和水的密度。

　　饱和蒸汽看成是可压气体则有其中为压缩系数。

　　饱和状态下汽水混合物的温度与压力之间的关系为5其中为相对压力；6为平衡状态时该压力下将式4与5代入式1和2中，并对式6式7对时间求导得水冷壁的微分方程其中状态向量，户，系数。可以看出，水冷壁模型为5阶的微分方程。

　　上述微分方程的积分由水冷壁的最低点开始，初始参数为水冷壁的入口参数。将方程8对时间进行积分，空间随时间起变化，81=心8这种积分方程可以充分反映水冷壁的延迟特性。

　　3汽包模型汽包的工作原理3.该模型主要以反映虚假水位及汽包壁温动态特性为建模目标。虚假汽包内工质的质量平衡方程汽包内工质的总能量平衡方程汽液双相间由于物质交换而引起的液相侧质量平衡方程汽包金属壁上半部分与汽侧进行能量交换汽包金属壁下半部分与液侧进行能量交换方程14为阶微分方程，方程中的系数与时间有关，分别由式9，13确定。水位的计算方法为公式9，15中丑为函值，从为质量，为质量流速，为比热，为温度，2为传热量，为汽包液面以下所含水蒸汽的体积，71为最低水位时液体容积，为汽包下部液体对金属换热，Qsd为汽包上半部气体对金属的换热，Qk为汽包下半部分金属对环境的放热，3为汽包上半部分金属对环境的放热；脚标，1为汽水混合物，为水冷壁上升管工质参数平均值，mu为汽包上半部分金属，1为汽包下半部分金属，为给水，为金属，8为水蒸汽为水冷壁循环水，1为液体。

　　4仿真扰动时，所建立的新型模型对汽包水位及蒸汽压力响应的仿真，着重研究本文的燃烧和汽水模型是否能反映燃料扰动时的延迟现象。仿真对象是某台210厘1的燃煤锅炉，该锅炉为单汽包自然循环抽吸力平衡送风固态排渣煤粉炉，其过热蒸汽系统设有级喷水减温器。锅炉系统主要参数1和2.

　　仿真条件1汽包水位由，1调节，仿真系统运行达到稳态后，主蒸汽流量作士5的阶跃扰动时仿真汽包水位和蒸汽压力的响应；2水位仍由，1控制器调节，系统达到稳态后，燃料作士3阶跃扰动时，仿真汽包的水位和蒸汽压力的变时间⑷3上为当蒸汽流量产生十5阶跃扰动时的响应曲线，为当蒸汽流量产生5阶跃扰动时的响应曲线化。

　　工业分析元素分析序号单位设计数据额定蒸发量汽包工作压力过热蒸汽温度给水温度水冷壁管受热面积水冷壁管直径水冷壁管数量汽包直径汽包长度汽包正常水位化为燃料发生3阶跃扰动时的响应曲线0为燃料发生+3阶跃扰动时的响应曲线包水位与压力的响应曲线；为当蒸汽流量发生负的阶跃扰动时，汽包水位与压力的响应曲线。从4和。中可以看出，当蒸汽流量发生十5的阶跃扰动时，汽包水位突然增高；当蒸汽流量发生5的阶跃扰动时，汽包的水位有个突然降低的响应。这就是所谓的虚假水位现象。从锅炉压力的响应曲线4的，3可以看出，当蒸汽流量发生正的阶跃扰动时，汽包压力缓慢降低，最终达到个稳定值；当蒸汽流量发生相反的阶跃扰动时，压力的变化方向则相反，并最终也达到个稳定值。另外从中还可以看到，锅炉汽包内的水位与压力对蒸汽流量发生阶跃扰动时产生的响应延迟并不明显，这是因为两者对蒸汽流量的响应延迟时间实际上是很短的。5为燃料发生扰动时的响应曲线，其中1为燃料发生3扰动时，汽包水位和压力的响应曲线；0为燃料发生+3扰动时汽包水位和压力的响应曲线。从中可明显看到，燃料扰动时水位和压力的响应有延迟。在燃料负扰动时响应延迟时间大约为20，3左右，燃料正扰动时响应3扰动时，由于蒸汽产生率的减少，水位变化总的趋势是逐渐升高的，但由于控制器的存在，被逐渐调整到零位；同理，在燃料发生十3的扰动时，由于产出蒸汽的增加，水位总的变化趋势是逐渐减少，但控制器的作用也逐渐回到零位。上述水位变化的情况可以在中清楚地看到。但从和两中还可以看到，水位在反映出总的变化趋势之前，总由个相反的幅度较小的变化，这主要是由于汽包内水位以下含汽率变化的影响。当燃料减少时，汽包水位以下液体内含汽率突然减少；燃料增加时，汽包水位以下液体含汽率有个短暂的突然增加的缘故。

　　5结论烧系统和汽水双相系统的仿真模型；燃烧系统为维模型水冷壁为分布参数模型汽包模型考虑了虚假水位和金属壁的动态特性，并应用该模型对某台容量为210厘1的燃煤锅炉进行了仿真。

　　从仿真结果分析可以看出，本文建立的模型能够反映锅炉汽水系统的典型动态特性，尤其是能够反映燃料扰动时汽包水位和压力响应的延迟特性，仿真结果进步说明了模型具有较高的精度。参考文献韩小海，等。切圆燃烧锅炉炉膛传热过程综合模型及模拟计下转第35页频器的操作信号接线不通或极性接反。

　　5给粉机运行转速菜单显给粉机反馈转速正常而设置转速不正常是因为3中组态形连线不正确。

　　3变频器运行中出现的问和解决给粉机控制菜单操作给粉机变频器启动前应首先看启允许指令是否发出。若用鼠标点动人。启允许还没发出应查看给粉机备用状态中该机是否挂牌或查看该机次风量是否达到允许值风量13允许启动，风量9给粉机跳闸。若变频器有故障信息显应将给粉机电源开闸后再合闸或由运行人员手动将该变频器置0，将故障信息清除以利于变频器再启动。

　　由电机学可知，相异步电机定子每相电动势的有效值是=4.4在基频以下调速时，要保持不变，需使=常数，当电动势较高时，定子相电压，尽即价=常数。在基频以下调速属于恒磁通恒转矩调速。在低频运行时，和都较小，定子阻抗上分担的压降相对较大，电动机得到的转矩较小，在煤粉稍为板结时易形成堵转，电动机过载跳闸。单纯加大起动，起动时较小则磁通迅速饱和，易引起电动机过流跳闸。参数厘口。网最小频率原设定为4只2，变频器启动困难，运行后频繁跳闸。因此，我们首先采取低频补偿方法将心加16技控制选择设置为。庸希，赏，全设定。将最低运行频率提高至8只2，并相应调整了转矩运行曲线。2.

　　BreakFreqency为15Hz.在此基础上我们又将给粉电动机与给粉涡轮转速比由131改造为27即将口瓜历9设置提高了1倍为16只2.

　　这样变频器经启动即在1犯2运行，从根本上消除了变频器低频运行的影响，改进后给粉机运行转矩明显增大。

　　4号机在启动8号给水泵时，由于启动电流很大造成厂用电系统电压下降较大。变频器低电压跳闸电压为85，其逻辑掉电时间为0.58.因400母线电压在0.58不可能恢复常态值，全部给粉变频器跳闸。变频器跳闸联锁热工灭火保护动作造成给粉机次电源跳闸，炉膛灭火。由于参数6088，31电网掉电故障中的85值不可改动，因此启动8号给水泵时变频器跳闸难以避免。现将给粉机次电源采用相交流UPS不停电电源供电，从根本上解决启动8号给水泵时变频器跳闸的问。

　　4结论矢量型变频器的编码器输出数字量代替模拟量使转速反馈可精确到1转，提高了4号机组的自动化控制水平。