基于系统动力学的中速磨煤机模型构建方法技术方案

一种基于系统动力学的中速磨煤机模型构建方法，所述方法在中速磨煤机模型中设置两个子系统，分别为磨煤机出力子系统和磨煤机煤粉出口温度子系统，其中，磨煤机出力子系统的输入为给煤机给煤量，输出为磨煤机出力；磨煤机煤粉出口温度子系统的输入为一次风参数、磨煤机出力和给煤机给煤量，输出为磨煤机出口处风粉混合物热量。本发明专利技术应用系统动力学原理，从物质和能量平衡的角度出发对中速磨煤机进行建模。该方法可以为中速磨煤机的分析与控制提供简单实用、合理可靠的模型，从而为电厂锅炉的安全、稳定、经济运行提供了保障。

Construction method of medium speed coal mill model based on system dynamics

A medium speed mill based on system dynamics model construction method, the method of grinding two subsystems set coal machine model in the medium, respectively, mill output subsystem and pulverized coal pulverizer outlet temperature subsystem, the mill output subsystem as the input of coal quantity, the output for the mill output; coal mill outlet temperature of pulverized coal system input to output and coal quantity of coal mill primary air parameters, output, mill outlet of coal powder mixture heat fan. Based on the principle of system dynamics, the model of medium speed coal mill is established from the point of view of material and energy balance. This method can provide a simple, practical, reasonable and reliable model for the analysis and control of medium speed coal mill.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从物质和能量平衡的角度出发对中速磨煤机进行建模的方法，属于发电

技术介绍
经济的高速发展促进了电力的飞速发展，我国富煤、贫油、少气以及水利电站受自然条件限制的能源结构状况，决定了煤炭仍然是我国依靠的主要能源。随着国内电力工业的迅猛发展，中速磨煤机的应用范围不断扩大并已经成为火电厂的主要制粉设备，其运行状况对电厂锅炉运行的稳定性和经济性有着直接的影响。中速磨煤机属于大延迟和大惯性对象，对其热工过程的合理控制是保证设备安全和经济运行的主要技术措施，而自动控制系统设计的成功与否，与被控对象数学模型的合理性有很大关系。已有的中速磨煤机建模方法所存在的问题主要有以下两个方面：一、忽略对中速磨煤机系统机理的分析，片面强调运行数据的作用，借助神经网络等工具，通过逼近、拟合的方式得到输入/输出间的复杂映射，进而模拟机组的运行。采用这种方法构建的模型结构复杂、调试困难，模型中各变量的物理意义不明确。二、过于看重模型的精确度，希望将系统内部、外部的各种影响因素通通考虑进去，机械地扩充模型的规模，认为越复杂的模型精度越高。这种建模方法不仅不能保证模型的质量，还会在一定程度上降低模型的实用性和适用性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于系统动力学的中速磨煤机模型构建方法，以提高中速磨煤机模型的构建质量，保证电厂锅炉运行的稳定性和经济性。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种基于系统动力学的中速磨煤机模型构建方法，所述方法在中速磨煤机模型中设置两个子系统，分别为磨煤机出力子系统和磨煤机煤粉出口温度子系统，其中，磨煤机出力子系统的输入为给煤机给煤量，输出为磨煤机出力；磨煤机煤粉出口温度子系统的输入为一次风参数、磨煤机出力和给煤机给煤量，输出为磨煤机出口处风粉混合物热量。上述基于系统动力学的中速磨煤机模型构建方法，所述中速磨煤机模型中各输出变量按如下方法获得：a.磨煤机出力Bout为：Bout＝k×fH×fR×fW×fA×Mm，式中k为出力系数；根据磨煤机的设计数据确定；fH表示可磨性系数对磨出力影响修正系数；fR表示煤粉细度对磨出力影响修正系数；fW表示原煤水分对磨出力影响修正系数；fA表示原煤灰分对磨出力影响修正系数；Mm表示磨煤机存煤量，t时刻的磨煤机存煤量Mm(t)由下式计算：Mm(t)＝Mm(t-1)+(Bin-Bout)×k1×DT，式中，Mm(t-1)表示t-1时刻磨煤机存煤量；Bin表示给煤机给煤量；k1为第一单位转换因子；DT为仿真步长；b.磨煤机出口处风粉混合物热量Qair,mf由下式计算：Qair,mf＝Qmf+Qout,air式中Qmf表示磨煤机出口处煤粉热量，Qout,air表示磨煤机出口风热量，根据下式进行计算：Qmf＝k3×Bout×cmf×TOUTQout,air＝Wair,out×cair,out×TOUTc.磨煤机出口温度TOUT由下式进行计算：TOUT＝Q/(cmf×Mmf+cair,in×Mair)式中Q表示磨煤机内总热量；cmf表示煤粉的比热容；Mmf表示磨煤机中煤粉的质量；cair,in为一次风比热容；Mair为磨煤机中一次风量，根据下式进行计算：Q＝Q(t-1)+(QIN-QOUT)×DTQOUT＝Qair,mf+Qevp+Qf+Qle，QIN＝QM+Qair+QmacQM＝k2×Bin×ccoal×TcoalQair＝Wair,in×cair,in×Tair,in式中Qevp表示煤粉水分蒸发消耗的热量,根据实际情况，直接赋值；Qf表示加热燃料消耗的热量，根据实际情况，直接赋值；Qle表示密封风带走的热量，根据实际情况，直接赋值；QOUT表示带出和散失的热量。Q表示磨煤机内总热量；Q(t-1)表示上一时刻磨煤机内总热量；QIN表示磨煤机输入的热量；QIN表示磨煤机输入的热量；QM表示原煤带入的热量；Qair表示一次风带入的热量；Qmac是磨煤机工作时产生的热量；k2是第二单位转换因子；ccoal表示原煤比热容；Tcoal表示原煤温度；Wair,in表示一次风流量；cair,in表示一次风比热容；Tair,in表示一次风入口温度。本专利技术应用系统动力学原理，从物质和能量平衡的角度出发对中速磨煤机进行建模。该方法可以为中速磨煤机的分析与控制提供简单实用、合理可靠的模型，从而为电厂锅炉的安全、稳定、经济运行提供了保障。附图说明图1为基于系统动力学的中速磨煤机模型的结构示意图；图2为本专利技术的建模流程图；图3为中速磨煤机系统因果回路图；图4为中速磨煤机系统存量流量图；图5、图6以及图7为本专利技术模型的模拟效果图。文中各符号表示为：Mm(t)表示磨煤机存煤量，t；Mm(t-1)表示上一时刻磨煤机存煤量，t；Bin表示给煤机给煤量，t/h；Bout表示磨煤机出力，t/h；k1为第一单位转换因子，h/s；DT为仿真步长，s；Q表示磨煤机内总热量，kJ；Q(t-1)表示上一时刻磨煤机内总热量，kJ，QOUT表示带出和散失的热量，QIN表示磨煤机输入的热量；Bout表示磨煤机出力，t/h；k为出力系数，根据磨煤机的设计数据确定；fH表示可磨性系数对磨出力影响修正系数；fR表示煤粉细度对磨出力影响修正系数；fW表示原煤水分对磨出力影响修正系数；fA表示原煤灰分对磨出力影响修正系数；QIN表示磨煤机输入的热量，kJ/s；QM表示原煤带入的热量，kJ/s；Qair表示一次风带入的热量，kJ/s；Qmac是磨煤机工作时产生的热量，kJ/s；QOUT表示带出和散失的热量，Qair,mf表示磨煤机出口处风粉混合物热量，Qevp表示煤粉水分蒸发消耗的热量，Qf表示燃料消耗的热量，Qle表示密封风带走的热量，上述变量的单位均为：kJ/s；QM表示原煤带入的热量，kJ/s；k2是第二单位转换因子，k2＝1000，1000kg/t；ccoal表示原煤比热容，kJ/(kg·℃)；Tcoal表示原煤温度，℃；Qair表示一次风带入的热量，kJ/s；Wair,in表示一次风流量，kg/s；cair,in表示一次风比热容，kJ/(kg·℃)；Tair,in表示一次风入口温度，℃；Qmf表示磨煤机出口处煤粉热量，k3为第三单位转换因子，t·h/(kg·s)；cmf为煤粉比热容，kJ/(kg·℃)；TOUT为磨煤机出口温度，℃；Qout,air表示磨煤机出口风热量，kJ/s；Wair,out表示磨煤机出口风流量，kg/s；cair,out表示出口风比热容，kJ/(kg·℃)；Qair,mf表示磨煤机出口处风粉混合物热量，kJ/s；TOUT表示磨煤机出口温度，℃；Mmf表示磨煤机中煤粉的质量，单位为kg；Mair表示磨煤机中一次风量，单位为kg。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。请参考图1，本专利技术包括磨煤机出力子系统和磨煤机煤粉出口温度子系统。磨煤机出力子系统用来研究给煤量以及煤质对磨煤机出力的影响。磨煤机煤粉出口温度子系统用来研究给煤量，煤质以及一次风对磨煤机煤粉出口温度的影响。请参考图2，本专利技术的工作流程如下：1.确定模型的主要变量模型中的变量有存量变量，流量变量和辅助变量。为了简化模型参数，对那些随时间变化不甚显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于系统动力学的中速磨煤机模型构建方法，其特征是，所述方法在中速磨煤机模型中设置两个子系统，分别为磨煤机出力子系统和磨煤机煤粉出口温度子系统，其中，磨煤机出力子系统的输入为给煤机给煤量，输出为磨煤机出力；磨煤机煤粉出口温度子系统的输入为一次风参数、磨煤机出力和给煤机给煤量，输出为磨煤机出口处风粉混合物热量。

【技术特征摘要】
1.一种基于系统动力学的中速磨煤机模型构建方法，其特征是，所述方法在中速磨煤机模型中设置两个子系统，分别为磨煤机出力子系统和磨煤机煤粉出口温度子系统，其中，磨煤机出力子系统的输入为给煤机给煤量，输出为磨煤机出力；磨煤机煤粉出口温度子系统的输入为一次风参数、磨煤机出力和给煤机给煤量，输出为磨煤机出口处风粉混合物热量。2.根据权利要求1所述的基于系统动力学的中速磨煤机模型构建方法，其特征是，所述中速磨煤机模型中各输出变量按如下方法获得：a.磨煤机出力Bout为：Bout＝k×fH×fR×fW×fA×Mm式中k为出力系数；根据磨煤机的设计数据确定；fH表示可磨性系数对磨出力影响修正系数；fR表示煤粉细度对磨出力影响修正系数；fW表示原煤水分对磨出力影响修正系数；fA表示原煤灰分对磨出力影响修正系数；Mm表示磨煤机存煤量，t时刻的磨煤机存煤量Mm(t)由下式计算：Mm(t)＝Mm(t-1)+(Bin-Bout)×k1×DT，式中Mm(t-1)表示t-1时刻磨煤机存煤量...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏乐，苑召雄，秦腾腾，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13