基于MATLAB的可扩展回热系统建模仿真_胡娜.docx

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1、 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于 MATLAB的可扩展回热系统建 模仿真，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和 取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件； 学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位 论文

2、； 学校可允许学位论文被查阅或借阅； 学校可以学术交流为 目的 ,复制赠送和交换学位论文； 同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 (涉密的学位论文在解密后遵守此规定） 学位论文作者签名： 棚 , 曰期： 关于学位论文使用授权的说明 日 期： U i 华北电力大学硕士学位论文 摘 要 本文在对前人工作总结的基础上，从现有的常规热平衡法出发，对凝汽机组回 热系统进行数学建模。建立了适合于 MATLAB编程计算的凝汽机组主系统、实际 热力系统通用矩阵方程，研究了加热器端差、抽汽压损等对机组热经济性的影响。 该模型非常适合编程实现和程序分析。采用 C语言编制人机操作

3、界面， MATLAB 语言编写热经济性计算程序 ，（：语言调用 MATLAB程序的方法，建立回热系统的仿 真分析系统。最后以一典型600MW机组为分析算例，检验了 MATLAB编制的计算程 序的正确性和精确度。算例表明：计算软件的操作是可行的，计算结果与常规热平衡法 算出的结果是一致的。软件具有通用、智能、精确和适应计算机分析的优点。 关键词：火电厂，热经济性，通用矩阵方程， MATLAB ABSTRACT On the basis of the work of our predecessors and the existing convertional thermal balance ana

4、lysis method, this paper proposed a mathematic model for turbine heat recovery system, established generic matrix equation in MATLAB programming for the calculation of the main turbine and the actual thermal system. This model analysis the impact of heater temperature difference and extraction press

5、ure loss to the Heat economy of thermal units, and is suitable for programming and program analysis. Use C language of the man-machine interface, MATLAB languages of the thermal economic calculation procedures, C language calling MATLAB procedures to establish the heat recovery regenerative system s

6、imulation analysis system. Finally, use a typical 600MW Unit as an example to test the validity and accuracy of MATLAB program. Example shows that: the operation of the software is feasible and calculated results are consistent with the conventional thermal balance analysis method. The software has

7、the advantage of universal, intelligent, accurate and adapt to computer analysis. Hu Na (Thermal Power Engineering) Directed by prof. Xu Hong KEY WORDS: power plant, thermal economy, generic matrix equation, MATLAB 华北电力大学硕士学位论文 目 录 中文摘要 英文摘要 胃弓 . 1 1.1课题研究的背景 . 1 1.2课题研究的现状 . 3 1.3课题研究内容及目的 . 5 第二章凝

8、汽机组热力系统通用矩阵方程 . 6 2.1基本概念与定义 . 6 2.1.1加热器分类 . 6 2.1.2加热器边界划定 . 8 2.1.3加热单元的划分 . 8 2.2凝汽机组主系统的通用矩阵方程 . 9 2.2.1非再热机组主系统通用矩阵方程 . 9 2.2.2 次再热机组主系统的通用矩阵方程 . 11 2.2.3二次再热机组主系统通用矩阵方程 . 12 2.2.4主系统通用矩阵方程的验证 . 14 2.3凝汽机组实际热力系统热经济性定量分析方法 . 16 2.3.1虚拟热力系统的概念 . 16 2.3.2辅助汽水成分的分类 . 17 2.3.3适合通用矩阵方程分析的虚拟热力系统构建 .

9、18 2.3.4辅助汽水成分对热经济性影响的表达方式 . 19 2.4基于通用矩阵方程的凝汽机组热经济性分析方法示例 . 20 2.5基于通用矩阵方程的热经济性分析方法特点 . 23 第三章基于通用矩阵方程的热力设备定量分析 . 25 3.1常规热力设备定量分析方法及本文思路 . 25 3.2回热加热设备热经济性定量分析 . 26 3.2.1加热器端差 . 26 3.2.2加热器抽汽压损 . 29 3.2.3加热器散热损失 . 31 3.3疏水冷却器热经济性定量分析 . 32 3.4蒸汽冷却器热经济性定量分析 . 33 -II- _ 华北电力大学硕士学位论文 _ 3.4.1内置式蒸汽冷却器 .

10、 33 3.4.2外置式蒸汽冷却器 . 34 3.5疏水泵热经济性定量分析 . 35 3.6基于通用矩阵方程的热力设备定量分析方法的特点 . 36 第四章基于 MATLAB的通用分析模型软件实现 . 37 4.1MATLAB概述 . 38 4.1.1 MATLAB语言简介 . 38 4.1.2 MATLAB典型应用 . 38 4.1.3 MATLAB语言特点 . 39 4.1.4 MATLAB应用程序接口 (API) . 40 4.2 MATLAB中计算程序编制 . 41 4.2.1结构参数概念 . 41 4.2.2系统程序实现 . 42 4.2.3主要 MATLAB程序一览表 . 45 4.

11、2.4热力系统计算程序 M文件示例 . 45 4.3用 C语言编写用户界面 . 48 4.3.1 C调用 MATLAB的接 设计基本思想 . 48 4.3.2接 设计与参数注解 . 49 4.4系统计算实例验证 . 51 4.4.1计算原始资料 . 51 4.4.2将原始参数整理成一次热力参数表 . 52 4.4.3程序计算 . 54 第五章结论与展望 . 59 5.1本文的主要研究工作 . 59 5.2后续工作展望 . 60 . 61 m i射 . 64 在学期间发表的学术论文和参加科研情况 . 65 -III- 华北电力大学硕士学位论文 第一章引言 1.1课题研究的背景 新中国成立后特别是

12、改革开放以来，我国社会经济发展取得了举世瞩目的巨大 成就，但是，我们在资源和环境方面也付出了巨大代价。经济增长方式粗放，资源 消耗高，浪费大，污染重。自从党中央、国务院提出转变经济增长方式以来，各地 方、各部门都做出了很大努力，也取得了一定成效，但由于种种原因，问题并没有 从根本上得到解决。目前，我国单位国内生产总值在能源、原材料和水资源上的消 耗大大高于世界平均水平。在我国社会经济发展进入新的历史阶段，中央明确提出 建设节约型社会，就是要在社会生产、建设、流通、消费的各个领域，在经济和社 会发展的各个方面，切实保护和合理利用各种资源，提高资源利用效率，以尽可能 少的资源消耗获得最大的经济效益

13、和社会效益。这是关系到我国社会经济发展和中 华民族兴衰，具有全局性和战略性意义的重大决策。 在电力工业 “ 十一五 ” 规划重大问题研究研讨会上，有关专家和官员指出，电力 既是产能大户，又是耗能 大户，因此在制定电力行业 “ 十一五 ” 规划时，要重点考虑 节能降耗问题。 我国的一次能源结构决定了 a前发电必然以煤电为主的基本格局。目前，燃煤 火力发电装机容量占全国总装机容量的 74.5%，发电量占全国总发电量的 80%以上。 按照国家电力规划，即使到 2020年火电总装机容量也占全国总装机容量的 60%以 上，我国人均能源占有量仅为世界人均值的 36%1左右，因此对消耗能源的大户 一一 火力

14、发电行业进行节能势在必行。我国现有发电主导机组是亚临界 300MW和 600MW机组，但也有很多 200MW以下的中小机组，效率较 低，与国际水平相比供 电煤耗偏高，水量消耗过大。火电厂平均装机耗水率比国际先进水平高 40 50%， 相当于一年多耗水 15亿立方米。供电煤耗较高，尽管 2006年全国供电煤耗为 366 克 /千瓦时，比 2005年降低 4克 /千瓦时 2，仍与发达国家有较大差距。根据中华 人民共和国节约能源法及国家发展和改革委员会发布的节能中长期专项规划 的要求，到 2010年平均每千瓦时供电煤耗由 2000年的 392g标准煤降到 360g标准 煤， 2020年达到 320g

15、标准煤；发电厂综合厂用电率由 6.28%降到 5.5%， 2020年 达 到 5.1%;电网线损率由 2000年的 7.7%降到 7.2%， 2020年降到 6.8%。 2000 2010 年火电提高能效约 10%，电网降低能耗约 7%。降低供电煤耗的同时，也就减少了 温室气体 C02以及 S02、 N0x的排放，因此提高火电行业的节能意识，开发科学的 节能技术，加强能源的有效管理，降低发电煤耗，这不仅对国民经济的发展有着十 华北电力大学硕士学位论文 分重大的意义，同时也关系到可持续性协调发展。火电厂的节能工作任重道远，我 们能源工作者应为降低每一克煤耗而努力。 目前降低火电厂煤耗率的方法有：

16、以高参数大容量机组，替代低效率高煤耗的 中小机组；提高现有机组的运行水平和管理水平，挖掘自身节能潜力，达到经济运 行、节能降耗的目的。但是，无论是设计高参数大容量机组，还是改善现有机组的 运行水平，挖掘机组的节能潜力，降低运行故障，都需要一种有效准确的节能理论 进行指导。 火电技术的发展史已经告诉我们一条基本规律，就是每一次的重大发展总是从 提高机组的热效率着手，以求突破。生产实践也告诉我们提高机组的热经济性、降 低煤耗是火电厂节约一次能源的主要途径。因此对电厂热力系统进行分析和优化是 提咼电厂效率的有效办法。 随着 “ 厂网分开，竞价上网 ” 政策的出台，发电市场引入竞争机制，大容量机组 参

17、与调峰运行。无论是从节能降耗的角度，还是从国家电力政策变化的角度来讲， 都要求电厂更重视其经济效益，目前发电企业也越来越重视机组的经济运营。机组 运行管理系统作为节能降耗，提高经济效益，保障机组安全、高效运行的理想工具 而倍受关注。我国电厂的经济效益有着巨大的増长空间，如我国 300MW机组平均 供电煤耗为 356克 /千瓦时，要远高于国外发 达国家水平。因此如何提高运行水平， 减少运行成本，达到机组整体和机组各个部件最大的经济性指标 .也是电厂面临的一 个非常重要问题。因此，研究燃煤电厂的经济运营是一项有意义的工作。 近年来，尤其最近几年，随着通信技术、微电子技术、计算机技术的迅速发展 以及

18、在生产实践中的广泛运用，各大型电厂都已配备功能强大的分散控制系统 (DCS)， 即使电厂已有老机组也都进行了数据采集系统的改造，使现场参数可方便 准确地进行采集、监测和控制，这些都为能耗分析与仿真系统的实现提供了必要的 硬件技术条件。而 WINDOWS系列操作系统 的广泛采用、基于 WINDOWS的软件 开发环境如微软的 VLSUALSTUDI098、 C+ +、 Delphi开发功能，又提供了必要的 软件条件。尤其是一些新建大型机组的电厂更具备了各种先进的自动化技术，一些 电厂相继建设 MIS或 SIS系统，为节能降耗软件的开发应用创造了良好的基础，各 种在线监测和性能分析软件的开发应用成为

19、各发电集团和相应的科研单位一大研 究趋势 3。因此，在几乎不増加硬件投入的情况下，在现有的厂级软硬件基础上， 构筑电厂热力系统仿真体系是加强企业管理，提高运行水平，减少运行成本的需要。 通 过调整运行参数、运行方式和减少泄漏等优化管理，达到降低煤耗率，使成本最 小化的目的，具有更加重要的现实意义和经济价值。 1.2课题研究的现状 华北电力大学硕士学位论文 在热力系统建模方面，一般热力系统分析方法分为两大类，即以热力学第一定 律为主的分析方法和以热力学第二定率为基础的分析方法。其中，以第一定律为主 的方法以串联算法 (热平衡法 )、并联算法 (矩阵分析法 )、循环函数法、等效焓降法为 代表；热力

20、学第二定律为基础的分析法则以火用分析法为代表。 传统热平衡法 46是最基本的热力系统分析方法，它以单个加热器为研究对象， 通过逐级列写各个加热器的汽水质量平衡和能量平衡方程，以得到各级加热器抽汽 系数，并利用功率方程和吸热方程最终求解系统的热经济指标。它对每一个加热器 列质量和能量平衡方程，下级加热器的计算是在上级加热器计算的基础上完成的， 且一级加热器辅助汽水的加入将影响到比它低级的所有加热器的计算，造成热平衡 法的计算规律性不强，致使采用热平衡法的分析软件很难实现较好的通用性。由于 其在定量分析计算中工作量很大，在以手工计算为主要计算形式的时代严重制约了 其广泛应 用，特别是热力系统比较复

21、杂或者对热力系统进行多方面比较时，直接应 用常规热平衡法往往很繁琐。因此在 70年代后逐渐被等效焓降法或循环函数法所 代替。由于它不宜进行计算机通用化编程，一般只用来检验其它方法的计算精度， 而很少直接用于热力系统的分析计算。近几年来，在我国逐渐重视节能的大环境下， 对火电机组节能要求的提高客观上对火电机组热力系统分析方法的计算精度有了 更高的要求。特别是随着火电机组单机容量的提高，由于热力系统计算模型误差带 来的煤耗偏差不容忽视。因此常规热平衡方法计算结果的高精度，越来越显示其适 时 的优势。故而以常规热平衡法为基础，结合矩阵思想的算法逐渐成为一个新的研 究热点。 循环函数法 7主要是将主循

22、环划分为几个加入单元，建立单元进水系数的通用 式，进而求出相应的热力特效参数，然后把每一类的辅助循环都作为一个封闭的循 环进行研究，求出热力特性系数，组合主、辅循环的热力特性系数，列出热力系统 方程。该方法根据热力学第二定律，首次提出用循环不可逆来定性分析，用循环函 数式来定量计算蒸汽循环的经济性，不仅简化了电厂热力系统的整体计算，而且解 决了辅助用汽用水的单项经济指标问题。该方法对概念的理解要求比较高，推导繁 琐。因此，在实际生产领域，相比等效热降法而言，该方法应用较少。进入 90年 代以后，该方法由于是采用 “ 单元 ” 为基本模块计算，非常符合计算机模块化计算的 要求，因此得到了一定的发

23、展。同时该方法将矩阵思想引入单元的计算，以降低使 用者对概念的理解程度，成为一个新的研究热点。但是循环函数法在推导中认为不 可逆损失仅为排汽冷源损失一项，且认为冷源损失只包括汽轮机末级的排汽一项， 忽略了末级单元内加热器疏水进入冷凝器所带来的冷源损失等，因此该方法 也存在 华北电力大学硕士学位论文 一定的近似性。这一点迄今还尚未引起更多的关注。因此，尽管该方法的通用性较 好，但同等效热降法一样，模型的近似性也是其天然的缺陷，并且对使用者的专业 理论知识要求较多，也是制约其广泛应用的不可忽视的因素。 等效热降法 8计算简洁而又准确，与真实热力系统相符。但是等效热降法的计 算都是以新蒸汽流量保持不

24、变为前提条件的，同时计算时认为新蒸汽参数、再热参 数、终参数以及各级抽汽参数均为已知，且保持不变，这样在计算过程中流量系数 就成了一 个近似值，导致计算结果的近似。而且 “ 等效热降法 ” 中许多问题可以从多 方面进行，所得的公式虽然不同但结果相等，因此增加了计算机的识别难度，很难 实现软件的通用。 热力系统的矩阵分析法是联立各级回热加热器的热平衡方程式，通过求解一组 包含各级抽汽量的线性方程组完成对热力系统的计算的一种分析方法。矩阵分析法 由热平衡法推导而来，其特点是一次能计算几个或几十个未知的参数，同时求出各 级抽汽量。该方法便于实现计算机化，能够方便、快速、精确的解决问题。热力系 统的矩

25、阵分析法形成于上世纪 90年代初 69，经过 10多 年的不断发展，在原有方 法的基础上，热力系统矩阵分析法不断改进 1 11，统一了热平衡的表达形式，考虑 了辅助蒸汽、辅助水流以及散热损失等，使 “ 矩阵法 ” 应用于实际热力系统时更加方 便，其意义也更清晰。把汽轮机的功率方程 (也是能量平衡式 )与加热器能量平衡方 程联立，得出了定功率矩阵方程 11，在已知功率时应用该方程可一次性求出汽轮机 进汽量和各加热器抽汽量，避免了逐步迭代的运算，实现了直接定功率分析，使得 矩阵法成为一种更为简洁、精确、便于实现计算机化的热力系统分析法。近年来， 矩阵法的应用得到了进一 步的推广 1315。 火用分

26、析法随着 20世纪 30年代初灿的诞生及以后几十年的研究与发展而逐渐成 熟。该方法不仅考虑热功转化过程中量的方面，而且也考虑了质的方面，着重能量 转化过程中的不可逆损失即能量在质的方面的差别，可进一步评价热力系统能量转 化和利用的完善程度。在此基础上， 60年代发展了一门新学科一火用经济学，并在热 力系统分析中得到了一定程度的应用 1625。近年来，热经济学法得到了一定程度的 发展，国外在以翊分析法为基础对电厂进行优化方面 26也取得了很多成果。为了满 足可持续性发展的需要， 将环境成本的概念引入 经济学中，用来评价能量系统， 也得到了很大的发展 2728。 在热力系统仿真方面，当前热力系统分

27、析方法越来越重视通用性、智能化、准 确度 2931。随着计算机科学技术的飞速发展，热力系统矩阵分析法借助计算机可以 快速、准确地解决实际问题，同时该方法具有很强的通用性。本课题研究的内容正 是针对热力系统运行中常见的问题，基于矩阵法建立数学模型，并进行具体的分析。 1.3课题研究内容及目的 华北电力大学硕士学位论文 矩阵法以反映热力系统结构特点的矩阵热平衡方程为基础，能够从整体上把握 热力系统各个参量间的联系，能较为全面的分析机组的热经济性。因此本文的研究 内容集中于以下几点： (1) 凝汽机组热力系统矩阵分析法。针对凝汽机组进行回热系统建模，对非再热 机组、一次再热机组、二次再热机组分别给出

28、其主系统热力系统矩阵热平衡方程式。 在分析辅助汽水系统等在矩阵方程中的表现形式，建立实际热力系统矩阵方程，并 进行算例分析。 (2) 基于矩阵法的热力设备及系统局部定量分析。分别分析加热器、疏水冷却器、 蒸汽冷却器以及疏水泵等对火 电机组热力系统热经济性的影响，并在矩阵方程中以 适当的方式表达出来，阐述其填写规则，分别对其进行经济性影响的计算并进行算 例分析。 (3) 在 MATLAB中进行算法实现。系统研究 MATLAB的矩阵运算语言、 M文件 语法、图形用户界面功能，并进行系统程序实现。建立若干热力系统 “ 结构参数 ” ， 以期实现热力系统的通用化编程。并在 C语言中以友好的人机操作界面

29、来实现可扩 展图形化热力系统分析。 (4) 在 MATLAB中通过图形的绘制，可视化、形象化的反映各项热力系统影响 因素对其热经济性的影响，对各个影响因素进行分析比较。 本课题初步设想将构建出的热力系统经济性评估系统作为动力机械研究所信 息管理系统的一个模块，放在网上实验室板块中。通过自己和课题组师弟师妹的努 力，把网上实验室板块丰富起来。今后，这套平台可以为电厂运行人员提供技术和 决策支持并为电厂的安全高效运行提供服务。 华北电力大学硕士学位论文 第二章凝汽机组热力系统通用矩阵方程 回热系统既是汽轮机热力系统的基础，又是全厂热力系统的核心，它对机组和 电厂的热经济性起着决定性 的作用 4，因

30、此对热力系统进行计算以及优化具有极其 重要的意义。火电机组热力系统分析计算方法的研究既是热力系统设计、技术改造 的理论基础，又是火电厂热力设备经济运行在线分析的实用技术，具有极为重要的 理论意义和实用价值。随着计算数学特别是计算机技术的飞速发展，即便是最为繁 琐的常规热平衡方法，如果采用计算机编程计算，其耗费机时也可以忽略不计。因 此，一定程度上，火电机组热力系统分析计算方法中的计算工作量的大小已经不能 作为衡量某种方法优劣的尺度，而热经济性计算的通用性、智能化、精确度和适应 计算机计算应该 作为研究问题的基点。 为了准确快速解决这一问题，实现计算机计算， 90年代提出了电厂热力系统矩 阵计算

31、法 9。经过这 10多年的不断完善与发展，该理论已经日趋成熟与完美，并且 以结构矩阵为基础提出了很多重要的相关理论及方法 1349。随着机组参数的提高， 蒸汽冷却器外置及二次再热的使用使得热力系统变得复杂，其矩阵也有所不同，因 此本章将对常见的典型凝汽机组热力系统的矩阵表达式进行描述。 2.1基本概念与定义 2.1.1加热器分类 按加热器中汽水介质传热方式的不同，我们一般将加热器分为混合式和表面式 两类：混合式加热器中汽水直接混合进行传热；表面式加热器中汽水通过金属受热 面实现热量传递。其中表面式加热器又可以分为疏水逐级自流入相邻低一级加热器 系统和采用疏水栗将疏水打入主凝结水管道的系统。 2

32、.1.1.1疏水放流式加热器 V+i) 图 2-1疏水放流式加热器 _ 华北电力大学硕士学位论文 _ 疏水放流式加热器即疏水逐级自留的表面式加热器，通过金属受热面来实现热 量传递，其疏水方式为逐级自流，如图 2-1所示。其符号规定如下： 式中： 第 /级加热器的抽汽比焓， kJ/kg; % lkg抽汽在第 /级加热器中的放热焓降， kJ/kg; i 第 /级加热器的疏水比焓， k J/kg; 一 lkg上级来的疏水在第 /_级加热器中的放热焓降， kJ/kg。 2.1.1.2汇集式力口热器 (a)混合式加热器 （ b)有疏水栗连接的表面式加热器 图 2-2汇集式加热器 汇集式加热器包括混合式加

33、热器和有疏水泵连接的表面式加热器。其中的混合 式加热器通过蒸汽和被加热水直接混合并进行传热。如图 2-2所示。其符号规定公 式如下： 式中：孓一第 /级加热器出口水比焓，） 2.1.2加热器边界划定 华北电力大学硕士学位论文 火电厂热力系统分析计算是以热力学基本定义为基础的，其最小分析元素为单 个加热器，因此准确确定任一加热器的边界是极其重要的。本文对此做出如下规定： 规定 1:加热器回热抽汽点边界点取汽轮机抽汽口位置； 规定 2:加热器给水管道进口边界点取自相邻低一级加热器给水管道出口位置 ; 规定 3:加热器给水管道进口边界点取自相邻低一级加热器的给水出口位置， 若本级加热器为最低一级加热

34、器，则该边界点取自凝汽器热井出口位置； 规定 4:加热器接受相邻高一级加热器疏水边界点取自该相邻高一级加热器疏 水出口位置； 规定 5:加热器疏水管道出口边界点取自本级加热器疏水管道出口位置； 规定 6:包含在加热器边界范围内的轴封加热器、给水泵和凝结水泵泵功均视 作辅助汽水成分 (纯热量 )，在二次参数整理时需要扣除。 下图为某 N100-90/535凝汽机组热力系统中加热器边界划分示意图。需要指出 的是，规定 6中的定义方式，以与除氧器相邻的高压加热器为例，尽管给水泵包含 在该级加热器边界内，但计算给水焓升时仍需要扣除给水泵泵功。这与目前较为 流行的常规热平衡简捷算法方程 )和等效热降法中

35、的定义有所区别。 图 2-3加热器边界划分示例 2.1.3加热单元的划分 本文引用循环函数法提出 “ 加热单元 ” 概念，简化了汽轮机循环的计算，有利于 电厂的设计和运行，对促进电厂的节能工作有一定的价值，且利于编程实现。 华北电力大学硕士学位论文 图 2-4某 300MW机组热力系统 “ 加热单元 ” 划分简图 划分加热单元的原则 7是：每一个汇集疏水的加热器，不论是混合式加热器还 是带疏水泵的加热器，连同向它放流疏水的各级表面式加热器，组成一个 “ 加热单 元 ” ；混合式加热器或带疏水泵的加热器，在没有加热器向它放流疏水的情况下，它 独自一级，即一个 “ 单元 ” 。故上图中的热力系统可

36、以划分为三个加热单元，如图 2-4 所示。 2.2凝汽机组主系统的通用矩阵方程 2.2.1非再热机组主系统通用矩阵方程 根据常规热平衡法，非再热机组循环效率的计算表达式为 : 式中： 矣为新蒸汽洽值，单位为 / /知； 为排汽焓值，单位 /岵； 为第 1级加热器抽汽焓值，单位 A-/岵； ，为第 1级加热器抽汽系数； 为给水焓值，单位 /岵； 加热器序号由低到 _递增排列，角标 Z表不末级 _加序号 ; 为了将其表达为矩阵计算形式，做如下定义： (2-7) 华北电力大学硕士学位论文 由 g-r-z 方程 4 = r， 得 (卜 1!。需要注意，为了和矩阵 、 r 一 致，系数矩阵应采用上三角矩

37、阵形式，其元素填写规则如下： 当丨 =时， 当丨 时， &.= ; 当 i7时， = ;当 /_ y时，若 i与 j所代表的加热器在同一加热单元内，则 = /,.，否则 ,.。 -10- 华北电力大学硕士学位论文 矩阵为 U + l)xl阶矩阵，矩阵元素 W填写规则为 w,= 矩阵为 U + l)xl阶待求矩阵。我们关心的是末行元素 7。的数值，它代表热 力系统循环效率。 矩阵方程中各元素具有明确的物理意义：系数矩阵反映热力系统中加热器 的连接方式和相关热力学参数，与实际系统一一对应；丨反映焓值为 &的蒸汽在凝 汽机组中返回汽轮机的做功能力。 与传统主系统计算方法相比，该方程计算形式采用矩阵形

38、式，有利于计算机处 理，而且方程中还含有直接表达机组热经济性指标的矩阵元素 一一 循环效率 /。， 有 效避免了常规方程需要联立其他方程才能得到最终热经济性指标的不足。 2.2.2 次再热机组主系统的通用矩阵方程 (2-11) 将锅炉看作一个混合式加热器，加热器序号定义为 z+1， 则新蒸汽焓符号可 以用符号 +1表达，吸热量符号沁可以用 :+1表达，且 :+1=A:+1-/=AQ-/。 将上述 符号定义代入，上式可以记为： 简记为 : Brj = w (2-12) (2-13) 11 华北电力大学硕士学位论文 系数矩阵 t列为 Z+1阶下三角矩阵，填写规则为：， 矩阵的元素 填写规则与非再热

39、机组通用矩阵方程中系数矩阵填写规则 相同； w为 （ z +1) X1 阶矩阵，当 1 S 时 ， w = A,. - A,;当 w 1/时， a,y=0;当 /1/时， 0=0;当 /时， ar.,y=0;当 /Z2 + AT T3 r3 - Ar 0.023331 No.3 0.020 11.5 11.1 r3 r3 + Ar T4 T4 - Ar r2 r2 + AT hr3-Ar q3q3-Ay 0.045049 No.4 0.043 13.7 13.6 T4 T4- AT T5 T5-AT q, -AT y, /5 - Ar q4q4-Ar /4/4-AT 0.025040 -30- 华北电力大学硕士学位论文 ， 3 + No.6 0.1 17.0 17.2 r6 r6 + AT T7 T7 - AT qn - Ar yn /7-AT 66Ar r, r, + A/ 0.022800 No.7 0.21 19.5 20.9 T1T1Jr AT TS TS-AT qsqs-AT qq.-Ay /7 +Ar-A/ 0.042357 No.8 0.30 22.8 23.2 r8 r8 + Ar q0 q0-Ar /7/7+A/ qsqs-Ay 0.122333 “+” 表示取消压损以后，热力系统热经济性升高，与采用常规热平衡法计