第 卷第 期
哈尔滨工程大学学报
Vol
年 月
Journal of Harbin Engineering University
Jul
doi jissn
汽 包 炉 非 线 性 实 在 性 模 型 研 究
夏国清赵为光杨莹
哈尔滨工程大学 自动化学院黑龙江 哈尔滨
摘要为了建立适用于汽包炉单元机组协调控制的数学模型利用变量的机理方程代替以往使用变量的拟合方程推导
出系统的实在性模型减小了系统的误差和难以测量参数的使用使系统模型各项物理量含义明确该模型具有较好的
实在性和移植性通过与经典模型仿真比较验证与分析所建模型能够正确反映水位及各状态量的变化
关键词汽包炉非线性数学模型状态方程两相流
中图分类号TK文献标识码A文章编号
Research on a real model of a drumboiler with nonlinear dynamics
XIA Guoqing ZHAO Weiguang YANG Ying
College of Automation Harbin Engineering University Harbin China
AbstractIn order to establish the mathematical model suitable for drumboiler unita real model was presented
through replacing variables of an empirical model with variables of a principle modelThe systematic error and im
measurable parameters were reduced and physical meaning was clearly shown in the presented modelThe presen
ted model was effective and transplantableSimulation results were compared with those in previous literature in
which an empirical model for the steam bubble was employedThe presented model shows a reasonable prediction
of water for step change
Keywordsdrumboiler nonlinear dynamics mathematical model state equation twophase fluid
收稿日期
基金项目国家自然科学基金资助项目
作者简介夏国清男教授博士生导师
赵为光 男博士研究生Emailzhaoweiguanghr
beueducn
通信作者夏国清
汽包炉单元机组出力大负荷变化频繁机组的
动态特性表现出强耦合非线性使控制系统的设计
具有一定的挑战性基于模型的控制方法是解决此
类控制问题的重要手段之一然而实用的适用于控
制的非线性过程动态模型的建立始终是一个瓶颈问
题
文献的热动力系统模型应用广泛文献
对单元机组数学模型的研究工作具有重要的意
义近年来文献 在单元机组非线性动态建模
方面进行了有益的探索然而无论使用何种方法建
模都应遵循一些准则其中 实在性模型的物
理概念要明确这一准则对于实际的工程问题尤
为重要
STRM 等在近 年里对某一燃油机组的动
态特性进行了详细的研究在采用集总参数法原则
的基础上综合机理建模系统辨识和模型简化等方
法最终建立了经典的汽包炉汽水系统四阶非线性
动态模型
该模型被广泛应用于控制系统研究
在该模型的建立过程中STRM 模型引入了 个
参数其中 个参数T
d
蒸汽在汽包中的停留时
间系数V
sd
假设汽包中无蒸汽凝结条件下
汽包中蒸汽体积 很难测量只能通过经验数据估
计其余 个参数可由系统结构计算获得该模型中
的参变量 q
sd
汽包中通过液体表面的蒸汽流量 的
表达式是通过数据拟合方法利用 T
d
V
sd
等参数表
达的经验方程因此该模型存在一定的局限系统负
荷大范围变化时参数误差较大经验方程物理含义
不够明确并且参数不易求得以致系统模型的实在
性可移植性受到限制提出使用的 q
sd
的两相流模
型具有明确的物理含义通过系统结构参数易于求
得并且可减小系统误差由此提出的系统模型与文
献模型阶数相同
汽包中蒸汽动态模型的建立
汽包锅炉系统结构如图 所示系统的输入为
传给上升管的热流量 Q给水质量流量 q
f
蒸汽质量