回转式空气预热器动态特性及控制策略研究

论文摘要

转子回转式空气预热器是大型火电机组普遍采用的重要辅机之一,其低温腐蚀和漏风率高一直是亟待解决的两大难题,严重影响了机组运行的安全性和经济性。本文建立了转子回转式空气预热器的换热模型,对其设计结构和运行经济性进行了深入研究。同时建立了回转式空气预热器的热应变分析模型和综合漏风分布模型,对低温腐蚀和漏风机理进行了系统分析,并提出了漏风间隙控制策略。论文的主要内容包括:提出了离散量化法求解回转式空气预热器内部流体的换热方程,模化其内部金属蓄热板及冷、热流体三维温度分布,并在理论分析解的基础上,给出了方便实用的线算图表。同时对暖风器系统的运行经济性进行研究,提出了暖风器最佳运行方案。对转子回转式空气预热器进行结构优化设计,得到了其结构参数与经济目标值之间的关系,提出了回转式空气预热器的选型原则。基于热弹性力学理论和有限元分析方法,分别求解转子热态运行时的蘑菇状形变量,为转子回转式空气预热器现场安装的冷端间隙预留和泄漏面积求解提供详实数据。研究回转式空气预热器的漏风形成机理,充分考虑其结构参数、冷热流体运行参数及燃料特性等因素对漏风的影响,建立回转式空气预热器综合漏风分布模型,可用来有效地监测其内部漏风分布状况。考虑到燃料性质的影响,论文还提出了新的空气预热器性能指标计算式。建立了回转式空气预热器风烟焓熵模型,充分考虑到影响空气预热器的各种不可逆损失与机组效率之间的关系,分析了空气预热器内部漏风分布对机组效率的影响,并得出了回转式空气预热器最经济的烟道角度,同时还分析了蓄热板高度、风烟流量、烟道角度及漏风分布等因素对各种不可逆损失的影响程度,为回转式空气预热器经济运行提供理论参考。本文将模糊控制理论应用到回转式空气预热器热端径向间隙自动控制系统中,提出了基于PLC的回转式空气预热器漏风间隙模糊控制系统,弥补了现有控制系统精度低、寿命短等不足,可有效提高回转式空气预热器的安全性能。

论文目录

• 摘 要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 火电机组常用空气预热器
• 1.3 回转式空气预热器研究现状和发展趋势
• 1.4 主要研究工作和文章内容组织
• 参考文献
• 第二章 回转式空气预热器结构优化设计
• 2.1 结构优化设计数学模型
• 2.2 数学模型中特征值求解方法
• 2.3 目标函数组成项分析
• 2.4 数学模型中约束条件确定
• 2.5 最优化算法及结果讨论
• 2.6 本章小结
• 参考文献
• 第三章 回转式空气预热器内部温度分布模型
• 3.1 冷、热流体逆流换热模型
• 3.2 离散量化法应用示例
• 3.3 内部温度分布线算图求解
• 3.4 低温腐蚀机理及预防措施
• 3.5 加装暖风器的经济效益分析
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 第四章 回转式空气预热器热应力变形
• 4.1 径向隔板的热应力变形模型
• 4.2 径向隔板热应力的有限元分析模型
• 4.3 仿真示例
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 回转式空气预热器综合漏风分布
• 5.1 漏风性能指标比较
• 5.2 漏风形成因素及分类
• 5.3 漏风分布模型的研究现状
• 5.4 综合漏风分布模型
• 5.5 模型方程中试验数据获取
• 5.6 综合漏风分布模型的求解
• 5.7 综合漏风分布图例
• 5.8 实际回转式空气预热器漏风分布模拟
• 5.9 本章小结
• 参考文献
• 第六章 回转式空气预热器风烟焓熵模型
• 6.1 风烟焓熵模型
• 6.2 机组效率计算
• 6.3 压损及空气预热器效率计算
• 6.4 风烟焓熵模型的数值仿真
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 第七章 回转式空气预热器密封间隙控制系统
• 7.1 密封间隙控制系统的应用现状
• 7.2 新系统设计总体技术方案
• 7.3 仿真结果
• 7.4 本章小结
• 参考文献
• 第八章 结论与展望
• 作者在攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢