[发明专利]含括蒸汽直管的蒸汽动力系统优化方法及系统

摘要

本发明公开一种集成蒸汽直管、动力站和装置产用汽的蒸汽动力系统的操作优化方法及系统，其中该方法包括：确定蒸汽动力系统所包含的各设备的性能指标、蒸汽直管的管道参数以及蒸汽动力系统的工艺参数；建立蒸汽动力系统的非线性数学模型；对建立的蒸汽动力系统非线性模型进行模拟求解；对优化计算中考虑的变量设定取值范围；设定优化计算的目标函数；对初始蒸汽动力系统的非线性数学模型优化求解，即寻找蒸汽系统中流向、流量、压力和温度变量的最优操作运行值，从而使得全系统用能效率最高；判断优化结果是否满足蒸汽动力系统的优化目标；如果优化结果满足蒸汽动力系统的优化目标，则完成优化计算。

主权项

1.一种集成蒸汽直管、动力站及装置产用汽的蒸汽动力系统的操作优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，确定蒸汽动力系统所需的各设备的性能特征参数、蒸汽直管的管道参数以及所述蒸汽动力系统的工艺参数；S2，根据所述蒸汽动力系统的能量守恒方程、所述蒸汽动力系统的质量守恒方程、所述蒸汽直管内蒸汽流动方程、所述各设备的能量守恒方程、所述各设备的质量守恒方程、所述蒸汽直管中两个流向的质量流量限制方程、所述蒸汽直管中两个流向的热损方程和两个流向的压降方程、以及所述各设备的性能特征参数和所述蒸汽动力系统的工艺参数建立蒸汽动力系统的非线性数学模型，其中所述非线性数学模型包括双流向的蒸汽直管数学模型和动力站及装置产用汽系统模型；S3，对所述非线性数学模型进行模拟求解，得到模拟运算结果，其中，该模拟运算结果包括所述蒸汽动力系统中所有设备的性能特征参数；S4，设定所述非线性数学模型中优化变量的取值范围，以及设定所述非线性数学模型的优化目标函数，其中所述非线性数学模型中流股及设备关键节点的蒸汽流向、负荷分配、压力和温度值均为变量，在指定的数值范围内进行变化；S5，将所述模拟运算结果作为所述非线性数学模型优化运算的初始可行解，在所述优化变量的取值范围内计算优化计算的递减梯度；S6，根据所述递减梯度进行优化运算，求出所述非线性数学模型新的可行解和新的递减梯度值；S7，判断所述新的递减梯度值是否小于设定阈值，如果小于所述设定阈值则执行步骤S8；否则返回步骤S6，并利用所述新的可行解和新的递减梯度值继续进行优化运算；S8，判断小于所述设定阈值的递减梯度值对应的可行解是否使得所述优化目标函数的值在所述优化变量的取值范围内达到最小，如果是，则将对应的可行解作为所述蒸汽动力系统的运行参数；对于每一直管段，所述两个流向的压降方程为：其中，ΔP1,ΔP2为管段内蒸汽向左流和向右流两种可能流向的压力降；λ为管道摩擦系数；d为管道内径；l为直管长度；le为当量长度；ρm为管道中蒸汽的平均密度；u1,u2为管段内蒸汽向左流和向右流两种可能流向的蒸汽流速；对于每一直管段，所述两个流向的热损方程为：其中，ΔH1,ΔH2为管段内蒸汽向左流和向右流两种可能流向的热损量，D₁为管道内径，D₂为保温层外径，L为管段长度，T为罐壁温度，即蒸汽温度，T₀为管道周围空气温度，α_s为保温层表面至周围空气间的总传热系数，λ为保温材料热导率，F1,F2为管段内蒸汽向左流和向右流两种可能流向的蒸汽质量流量；对于每一直管段，所述两个流向的质量流量限制方程为：F1·F2＝0其中，F1,F2为管段内蒸汽向左流和向右流两种可能流向的蒸汽质量流量。