基于流的电站热能系统分析组态平台及其应用

论文摘要

热能工程领域的许多分析计算相当复杂,其涉及的设备多并且设备之间的联系繁琐,将这些设备的特性和相互关系通过统一的算法表达出来比较困难。以电站热力系统的性能计算为例,由于系统结构形式多样,变工况下的参数变化情况较为复杂,因此很难针对不同的热力系统编制出通用的计算程序,导致应用程序代码可用率低;当要针对系统中某一具体设备进行深入分析时,往往需要重新编制和调试整个应用程序,无法做到分布式分析、协同式开发,导致研发效率低下;此外,受程序集中运行的限制,大量中间参数无法显示,给分析带来诸多不便。本文将工业组态的思想引入到了热能工程领域,在流概念的基础上通过模块算法表达设备的特性,通过模块之间的连接反映实际系统中设备的联系,将设备特性和相互关系通过组态的方式完美地结合起来。从而将问题的重心回归到对设备特性和系统的把握上来。以热力系统的组态计算为例,只要将实际系统中的热力设备进行抽象后独立为算法模块,然后按照实际系统的流程连接这些模块,通过组态的扫描机制,在质量、能量守恒的条件下就可以求得热力系统的稳定解。经算例验证,这种方法可以快速而准确地得到热力系统在各种工况条件下的性能指标值,并且提高了程序代码的可重用率、实现了算法的协同式开发和计算结果的实时显示。本文所作的主要工作如下:1.利用面向对象的编程语言为工具进行平台的数据结构规范、系统构架设计、扫描机制确定和操作界面编制,探索提高组态计算效率的方法,设计便于二次开发的模型算法动态库和模型形状动态库,并通过软件系统测试及实例应用保证了平台的健壮性和稳定性;2.按照组态的思想对系统中的设备进行划分,对设备模型和环节抽象后按照组态模块的要求进行算法编制,并对环节中迭代模块的收敛性进行了验证;3.以朗肯循环、无再热循环、一次再热循环、二次再热循环为例,利用已经建立的热力设备和环节数学模块搭建热力系统计算组态,在多种工况下进行了实例计算和验证,比较了与常规建模方法的执行效率和方便性;4.针对热能工程领域内的其它一般性问题,如:传热计算、调节级计算、遗传算法建模,通过工程分析组态平台建立了相应的算法库,为该组态平台的实际应用提供了可供参考的开发思想和开发算例。通过本文研究,将基于流的组态平台引入电站热能工程分析的领域,为相关科学研究的实用化、工程化提供了一条可行的创新思路。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究意义
• 1.2 国内外的发展水平
• 1.3 论文的主要研究内容
• 2 基于流的工程分析组态平台设计与实现
• 2.1 通用工程分析组态平台的一般特点
• 2.2 工程分析组态平台CONBAC的设计思想
• 2.3 工程分析组态平台CONBAC的开发实务
• 2.4 工程分析组态平台CONBAC的界面风格与功能概述
• 2.5 本章讨论和分析
• 3 电站热力系统中主要设备与环节的模块化建模
• 3.1 电站热力系统中设备与环节的划分
• 3.2 电站热力系统主要设备的模块化建模
• 3.3 电站热力系统主要环节的模块化建模
• 3.4 本章讨论和分析
• 4 电站热力系统的系统模块化建模与计算实例
• 4.1 建模与计算实例1—朗肯循环
• 4.2 建模与计算实例2—无再热的N100-90/535机组热力计算实例
• 4.3 建模与计算实例3—一次再热的N125-135/550/550机组热力系统计算实例
• 4.4 建模与计算实例4—二次再热超临界机组热力计算实例
• 4.5 本章讨论和分析
• 5 组态式开发在其它电站热能领域的应用
• 5.1 一维非稳态导热问题的组态实现
• 5.2 汽轮机调节级算法的组态实现
• 5.3 遗传算法的组态实现
• 5.4 本章讨论和分析
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录攻读硕士学位期间发表论文目录