一种直流锅炉的汽水分离器建模方法及系统与流程

技术特征：

1.一种直流锅炉的汽水分离器建模方法，其特征在于，包括：

基于MUSE仿真环境，对汽水分离器进行仿真模型搭建，得到相应的汽水分离器仿真模型；

依据质量守恒定律和能量守恒定律，并结合工质物理特性，对所述汽水分离器仿真模型进行数学建模，得到所述汽水分离器的机理模型；

当所述汽水分离器仿真模型处于运行仿真过程，则实时分析所述汽水分离器仿真模型当前所处的仿真工况；

在当前参数计算周期内，利用所述机理模型，对所述汽水分离器仿真模型当前所处的仿真工况进行参数计算，得到当前参数计算周期下与该仿真工况对应的工质参数；

其中，所述汽水分离器仿真模型的仿真工况包括上水启动状态、湿态运行状态、干态运行状态、干湿态转换状态和超临界状态。

2.根据权利要求1所述的直流锅炉的汽水分离器建模方法，其特征在于，所述基于MUSE仿真环境，对汽水分离器进行仿真模型搭建的过程，包括：

利用所述MUSE仿真环境，分别对所述汽水分离器的容器主体、入口、出汽口、循环水出口、排污口和安全阀门进行仿真建模，得到所述汽水分离器仿真模型。

3.根据权利要求1所述的直流锅炉的汽水分离器建模方法，其特征在于，所述依据质量守恒定律和能量守恒定律，并结合工质物理特性，对所述汽水分离器仿真模型进行数学建模的过程，包括：

利用工质质量守恒方程、工质能量守恒方程、水位下工质质量方程和体积守恒方程，对所述汽水分离器仿真模型进行数学建模，得到所述机理模型。

4.根据权利要求3所述的直流锅炉的汽水分离器建模方法，其特征在于，

所述工质质量守恒方程为:

$\frac{d}{d\mathrm{\τ}}\[{\mathrm{\ρ}}_s{V}_s+{\mathrm{\ρ}}_w{V}_w\]=q_r-q_s-q_{af}-q_c-q_n;$

所述工质能量守恒方程为：

$\frac{d}{d\mathrm{\τ}}\[{\mathrm{\ρ}}_s{h}_s{V}_s+{\mathrm{\ρ}}_w{h}_w{V}_w-{\mathrm{pV}}_t+m_t{C}_p{t}_m\]=q_r{h}_r-q_s{h}_s-q_{af}{h}_{af}-q_c{h}_c-q_n{h}_n;$

所述水位下工质质量方程为：

$\frac{d}{d\mathrm{\τ}}\[{\mathrm{\ρ}}_s{V}_{sd}+{\mathrm{\ρ}}_w{V}_{wd}\]=x\·q_r\·(1-\mathrm{\η})+(1-x)\·q_r-q_{sd}-q_c;$

所述体积守恒方程为：

V_t＝V_s+V_w；

式中，下标s表示蒸汽，下标w表示水，下标r表示入口，下标c表示出水口，下标n表示排污口，下标af表示安全阀门；符号ρ表示工质密度，符号V表示工质体积，符号q表示工质流量，符号h表示工质焓；参数p表示压力参数，参数m_t表示分离器金属质量，参数C_p表示金属比热，参数t_m表示金属温度，参数V_sd表示水位下蒸汽体积，参数V_wd表示水位下水体积，参数q_sd表示由温度过高引起的从水中溢出的饱和蒸汽流量，参数x表示入口工质干度，参数η表示与汽水分离器分离效率有关的预设系数，参数V_t表示汽水分离器的整体内部容积。

5.根据权利要求4所述的直流锅炉的汽水分离器建模方法，其特征在于，所述在当前参数计算周期内，利用所述机理模型，对所述汽水分离器仿真模型当前所处的仿真工况进行参数计算的过程，包括：

对所述工质质量守恒方程、所述工质能量守恒方程、所述水位下工质质量方程和所述体积守恒方程进行化简代换处理，得到压力变化率方程、水体积变化率方程和水位下蒸汽体积变化率方程；

利用所述压力变化率方程、所述水体积变化率方程和所述水位下蒸汽体积变化率方程，分别计算得到当前参数计算周期内的压力变化率、水体积变化率和水位下蒸汽体积变化率；

利用当前参数计算周期内的压力变化率、水体积变化率和水位下蒸汽体积变化率，并结合上一参数计算周期内得到的压力参数、水体积参数和水位下蒸汽体积参数，计算得到当前参数计算周期内的压力参数、水体积参数和水位下蒸汽体积参数。

6.根据权利要求5所述的直流锅炉的汽水分离器建模方法，其特征在于，还包括：

利用当前参数计算周期内的水体积参数和水位下蒸汽体积参数，计算当前参数计算周期内的水位参数。

7.根据权利要求6所述的直流锅炉的汽水分离器建模方法，其特征在于，还包括：

若当前参数计算周期内得到的压力参数为饱和压力，则直接利用该压力参数对工质特性参数表进行查表处理，得到相应的工质焓参数和工质密度参数；

若当前参数计算周期内得到的压力参数为过热压力，则利用该压力参数以及当前参数计算周期内采集到的温度参数对所述工质特性参数表进行查表处理，得到相应的工质焓参数和工质密度参数；

其中，所述工质特性参数表包括工程热力学中水蒸气特性参数表和水特性参数表。

8.根据权利要求5所述的直流锅炉的汽水分离器建模方法，其特征在于，在对所述工质质量守恒方程、所述工质能量守恒方程、所述水位下工质质量方程和所述体积守恒方程进行化简代换处理的过程之前，还包括：

从所述工质质量守恒方程、所述工质能量守恒方程、所述水位下工质质量方程和所述体积守恒方程中确定出在所述汽水分离器仿真模型当前所处的仿真工况下适合被简化的优化项；

利用所述优化项，对所述工质质量守恒方程、所述工质能量守恒方程、所述水位下工质质量方程和所述体积守恒方程中相应的方程进行简化处理。

9.一种直流锅炉的汽水分离器建模系统，其特征在于，包括：

仿真模型搭建模块，用于基于MUSE仿真环境，对汽水分离器进行仿真模型搭建，得到相应的汽水分离器仿真模型；

机理模型构建模块，用于依据质量守恒定律和能量守恒定律，并结合工质物理特性，对所述汽水分离器仿真模型进行数学建模，得到所述汽水分离器的机理模型；

仿真工况分析模块，用于当所述汽水分离器仿真模型处于运行仿真过程，则实时分析所述汽水分离器仿真模型当前所处的仿真工况；

工质参数计算模块，用于在当前参数计算周期内，利用所述机理模型，对所述汽水分离器仿真模型当前所处的仿真工况进行参数计算，得到当前参数计算周期下与该仿真工况对应的工质参数；

其中，所述汽水分离器仿真模型的仿真工况包括上水启动状态、湿态运行状态、干态运行状态、干湿态转换状态和超临界状态。