實時仿真系統中流體網絡模型閥門組的處理方法

馬成龍 張微微

（紫光（北京）智控科技有限公司 廣東珠海 519080）

實時仿真系統中流體網絡模型閥門組的處理方法

馬成龍 張微微

（紫光（北京）智控科技有限公司 廣東珠海 519080）

本發明提供在電廠實時仿真系統高精度兩相流體網絡數學模型中支路的處理方法。該方法是在兩相流體網絡中，要把現場的物理模型轉化為可在計算機計算的數學模型過程中，對于支路網格劃分的一種方法-將一套閥門組作為一個支路網格。

流體網絡；實時仿真；閥門組

1 背景技術

隨著我國電力工業的高速發展，大容量、高參數的機組已成為了主流，仿真系統也由原來的純培訓系統慢慢轉為可為生成提供優化方案以及指導生產的重要作用，也就是說目前的高精度仿真系統慢慢由幕后慢慢向生產靠攏，對現場的實際生產發電產生更加直接的影響，這就對仿真機的建模和計算精度提出了更高的要求。而且在線仿真的呼聲越來越高，這就要求我們對仿真建模的合理性有了更高的要求。

針對上述問題，本文提供了一種減少流體網絡節點數，并且并不降低模型實時計算精度的一種理論處理方法。

2 閥門組支路網格劃分方法：

該典型閥門組支路，在實時仿真平臺中原流體網絡處理方式為，把任意一個設備模具作為一條支路，設備與設備連接處作為內部節點處理，若把圖1中的典型閥門組劃分節點-支路網格，會劃分6個節點以及7條支路。劃分方法如圖1～3所示。

圖1

圖2

圖3

而新采用節點處理方法如圖3。在已知條件不變的情況下，新的處理方法的減少至2個節點及1條支路。這樣做的優點有兩個：①可以減少計算機的計算量，在矩陣解析中使用大量迭代，減少節點數對減少計算機迭代有顯著效果。②在在線仿真中，由于現場數據點數有限，所以我們在建模時應在滿足計算精度的前提下，盡量減少節點數量以滿足在線仿真的匹配要求。再者，計算每個閥門前后的節點信息（比如壓力、溫度等）是非常沒有必要的。

3 閥門組支路網格數學模型計算

按圖2中的網格劃分方法，則有6個節點，其壓力分別P1，P2，P3，P4，P5，P6，共有 7 條支路，用下角標 1，2，3，4，5，6，7 來表示；

對于支路1，其中含有設備閥門1，它的上節點為1號節點下節點為3號節點，則在閥門n中流過的流量可表示為：

其中：下角標n代表第一條支路；F為支路流量；CVMAX為該支路最大通流能力；VP為該閥門閥位；ρ為流通流體密度；Pup為閥門n上游壓力；Pdw為閥門n下游壓力。

對于圖1的數學模型中，我們假設各節點為不可壓縮流體，則有：

若將第一條支路上所有閥門流量關系式累加、化簡整理可得：

對于圖1的數學模型中，我們假設各節點為不可壓縮流體，則有：

故：

同理，第4，5，6支路流量可同理計算為：

節點1與節點2之間的總流量F為：F=F1+F4+F7，則，在圖1數學模型中，節點1與節點2的總流量為：

對于圖3的數學模型中，節點1與節點2之間的流量F為：

其中：F為支路流量；CV為支路綜合通流能力；ρ為密度。

我們知道，對于圖2和圖3，其物理對象都是一樣的，所以其總流量也相同，所以我們對式5和式6整理，可得到：

至此，我們就可以得出其代數方法求解，而不是通過構建數學矩陣來求解支路流量和節點壓力。

4 應用情況和應用前景

該流體網絡閥門組的處理方法，已經在仿真實時平臺中試驗并取得良好的使用效果。此方法的投入使用，會有效降低計算機處理時間，節省機時；同時，也提高了實時仿真系統流體網絡中壓力和流量的計算精度，為將來的在線仿真以及更深層次的應用提供可能。

5 結束語

本文提供了一種數學模型，再實時仿真的流體網絡建模過程中，減少流體網絡節點數，并且提高了實時計算精度的一種理論處理方法。

[1]蔡瑞忠，張力.熱工流體網絡的實時仿真模型及算法.

[2]謝茂青，任挺進.熱工流體網絡的自動建模算法.

TP391.9

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1004-7344（2016）12-0288-01

2016-4-10