CCPP机组多级煤气压缩机系统建模

论文摘要

离心压缩机是工业生产中的关键设备,它具有排气压力高、输送流量小的优点。但是,离心压缩机也存在一些缺陷,例如稳定工作区域窄,容易发生喘振等。喘振对压缩机的危害极大,为了保证压缩机的正常运行,必须配备控制系统来防止喘振的发生。因此,建立准确的数学模型,对于离心压缩机防喘振控制具有重要作用。本文以上海宝钢集团罗泾电厂的CCPP(Combined Cycle Power Plant)联合循环发电机组的煤气系统为研究对象,针对煤气系统流量和压力波动较大、导致的压缩机喘振频繁等问题,建立了离心压缩机的数学模型。具体包括以下几部分内容：(1)通过欧拉方程和伯努利方程分析了压缩机级中能量传递,利用能量传递过程建立了离心压缩机的单级模型,然后采用逐级叠加法构建出离心压缩机的多级模型。其中包括压力模型、温度模型和效率模型。由于难以得到机理方程中的某些关键参数,因此调用DCS过程数据,对机理模型进行参数辨识。通过模型验证,所建立的模型可以较准确的描述压缩机的性能。(2)利用过程数据,使用粒子群算法优化的BP神经网络建立补偿模型。补偿模型与机理模型的输出相加作为离心压缩机混合模型的输出。最后,利用现场防喘振控制器中的算法,对混合模型进行验证,验证结果证明了模型的准确性。最后,在总结全文的基础上,指出了离心压缩机建模若干有待深入研究的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的选题背景和意义
• 1.2 压缩机建模的发展现状和趋势
• 1.3 过程建模方法概述
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 离心压缩机的工艺
• 2.1 CCPP煤气系统的结构及工艺流程
• 2.1.1 CCPP煤气系统的组成
• 2.1.2 CCPP煤气系统压缩机的工艺
• 2.2 离心式压缩机介绍
• 2.2.1 离心式压缩机的工作原理与结构组成
• 2.2.2 离心式压缩机的性能曲线
• 2.2.3 离心压缩机与管网联合工作
• 2.2.4 旋转失速、喘振及阻塞
• 2.3 本章小结
• 第3章 离心压缩机机理模型
• 3.1 CCPP煤气系统离心压缩机
• 3.2 离心压缩机单级模型的建立
• 3.2.1 叶轮进出口气流速度分析
• 3.2.2 级中的能量损失
• 3.2.3 离心压缩机的效率
• 3.2.4 阻滞
• 3.2.5 能量传递与压力升高
• 3.2.6 离心压缩机出口温度
• 3.2.7 离心压缩机机理模型
• 3.3 相关参数的计算
• 3.3.1 雷诺数的计算
• 3.3.2 饱和湿煤气热力性质计算
• 3.4 离心压缩机单级模型的仿真及入口参数的影响
• 3.5 离心压缩机多级模型的建立
• 3.6 离心压缩机多级模型的参数辨识
• 3.6.1 离心压缩机数据预处理
• 3.6.2 离心压缩机多级模型辨识参数的选择
• 3.6.3 离心压缩机多级模型的辨识方法
• 3.6.4 离心压缩机多级模型的辨识结果分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 离心压缩机混合模型
• 4.1 混合模型的结构
• 4.2 神经网络建模
• 4.2.1 BP算法原理
• 4.2.2 数据归一化处理
• 4.2.3 BP神经网络结构的确定
• 4.2.4 BP神经网络训练结果分析及优化
• 4.3 离心压缩机的混合模型
• 4.4 离心压缩机模型验证
• 4.4.1 DEV的计算
• 4.4.2 模型DEV的验证
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢