一种实现锅炉水动力通用计算的新型系统划分方法技术方案

本发明专利技术公开了一种实现锅炉水动力通用计算的新型系统划分方法，提出了不对压力降产生影响、只对流量分配起辅助作用的虚拟部件的概念，将复杂的锅炉水动力系统转化为一级系统的嵌套或一级系统的串并联。采用该方法进行锅炉水动力计算时，对现有的锅炉水动力系统类型或新的锅炉水动力系统类型都可采用一级系统的迭代算法，而不必针对新的系统开发新的迭代算法，可以使锅炉水动力系统的划分简单明了，提高锅炉水动力计算的效率，使得开发通用的锅炉水动力计算软件成为可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热能工程领域，涉及锅炉性能计算(设计和校核计算)方法，尤其涉及划分锅炉水动力系统实现锅炉水动力通用计算的方法。
技术介绍
锅炉的性能计算包括锅炉热力计算、水动力计算、强度计算以及其他锅炉辅助设备的计算。在水动力计算中，最关键的是流量分配的计算。因为分配特性直接影响到锅炉运行的安全。手工进行锅炉水动力计算的工作量非常大。随着锅炉容量的增大和参数的提高，系统类型更加多样，水动力系统复杂程度急剧增加，手工计算耗时之大已不能满足需要。使用计算机进行计算的高效性有目共睹，采用计算机来代替水动力的手工计算已成为趋势。不少学者和单位都进行过水动力计算程序的编制，但是现有的程序都是针对某一具体的锅炉进行的，锅炉内的水动力系统在编制前已经确定。当锅炉水动力系统发生改变时，就必须重新编制计算程序。现有的水动力计算程序都无法做到通用，主要因为无法对复杂的、布置灵活的锅炉水动力系统采用统一的形式进行描述。手工计算常采用绘制水动力特性曲线的简化计算方法。计算机计算时，如果采用绘制水动力特性曲线的方法，曲线的叠加与计算回归过程比较复杂和困难，并且当出现水动力不稳定时，曲线拟合会带来很大的不准确性，因此，计算机处理时常采用迭代法。当采用迭代法计算时，必须针对不同的系统类型采用不同的迭代方法，如果出现了新的系统类型，则必须采用新的迭代算法。因此，系统类型的多样性造成了计算机进行锅炉水动力计算非常复杂又不能实现通用。解决的办法之一就是寻找一种系统划分方法能将复杂多样的水动力系统变得简单统一，迄今为止，还没有相关的专利。
技术实现思路
为了克服上述锅炉水动力计算中的不足，本专利技术从简化锅炉水动力系统类型从而简化计算出发，提出了。采用该方法，可以做到简化锅炉系统类型、便于计算机处理，提高锅炉水动力计算的效率，缩短锅炉设计制造的周期，为锅炉水动力通用计算软件的开发打下基础。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是，其特征在于，该方法根据锅炉水动力系统的水动力分配原则，在真实锅炉水动力系统中添加虚拟部件，简化锅炉水动力系统类型，包括下列步骤1)对锅炉水动力系统中的真实部件进行编号。对锅炉水动力系统中的每个真实部件进行编号，系统中的每个真实部件都具有唯一编号，计算时通过调用编号可以查找到每个真实部件。所述真实部件是指广义部件，可以代表管屏、集箱、阀门、连接管、三通、汽水分离器、喷水减温器等锅炉中真实存在的任意形式的部件。2)对锅炉水动力系统划分串并联系统。将锅炉水动力系统划分为简单系统、一级系统、二级系统以及由以上三种系统组成的复杂串并联系统。由相同的进口集箱和相同的出口集箱连接的管组可以看作简单系统；如果锅炉上升系统的一组水冷壁并联，并有同一引入、引出管，其受热状态、结构特性各不相同，不能作为一个管组来处理，此时属于一级并联系统；由一个引入管与多个引出管连接而成的管组或由多个引入管与一个引出管连接而成的管组统称为二级并联系统，即采用集中引入、分散引出或分散引入、集中引出的结构。3)在锅炉水动力系统中添加虚拟部件。一般地，锅炉水动力系统不仅由简单系统和一级并联系统组成，还包含有二级并联系统或其他更复杂的系统，在适当位置添加虚拟部件，并对虚拟部件进行编号，虚拟部件的加入可以将二级并联系统转化为一级并联系统，或将复杂的嵌套系统转化为仅由多个一级并联系统与简单系统构成的嵌套系统，虚拟部件相当于集箱的作用，在计算锅炉水动力时取虚拟部件的压力降为零，使添加所述虚拟部件之后的系统与真实系统等价。本专利技术所添加的虚拟部件的加入没有改变真实系统的流量分配，仅对流量分配起辅助作用，可以简化锅炉系统类型、便于手工计算或计算机处理，提高锅炉水动力计算的效率，缩短锅炉设计制造的周期，并为锅炉水动力通用计算软件的开发打下基础。附图说明图1是本专利技术方法的流程图。图2是一个锅炉真实水动力系统的示意图。图3是图2所示真实系统添加虚拟部件后的转化系统示意图。为了更清楚地理解本专利技术，以下结合附图和专利技术人给出的具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。具体实施例方式参见附图，图1是本专利技术方法的流程图，首先为锅炉水动力系统中的真实部件进行编号，然后将锅炉水动力系统划分为若干个串、并联系统，接下来进行判断是否存在二级系统 如果是，则添加虚拟部件，将每个二级系统转化为一级系统，否则即结束。图2为锅炉真实水动力系统图，图3为添加虚拟部件后的转化系统图。在图2、图3中部件1～16表示系统中真实存在的部件，图3中部件17、18、19表示添加的虚拟部件。从图2中可以看到，真实系统总体上是一个一级系统，记为系统1，系统1中既包含一个简单支路，还嵌套三个二级系统，分别记作系统2、系统3与系统4。系统2与系统3并联，系统4嵌套在系统3之内。系统1由部件1～16组成，简单支路由部件2、7和12组成；系统2由部件6、10、11、14和15组成；系统3由部件3、4、5、8、9和13组成；系统4由部件4、5和9组成。可以看到，系统2的两条支路(部件10、14组成的支路与部件15、11组成的支路)有共同的引出部件6连接，因此，在部件14、15和16之间添加一个虚拟部件19，可以使部件19与原系统2共同组成一个一级系统。系统3是两条支路组成，一条支路为简单支路(由部件3、8组成)，另一条支路中嵌套系统4，系统4为一个二级系统。在部件4、5与部件1之间添加虚拟部件18，可以使虚拟部件18与系统4共同组成一个一级系统。在部件3、18与部件1之间再添加虚拟部件17，可以使虚拟部件17与系统3共同组成一个一级系统，其中嵌套一个一级系统(由系统4转化而成)。因此，分别在系统中添加虚拟部件17、18和19，可以将原系统1转化为仅由简单系统与一级系统串并联或嵌套而成的系统。这样，仅采用现有的针对一级系统的迭代算法就可以对转化后的系统1进行迭代求解，大大减少了系统的类型数，将系统的复杂性与灵活性对水动力计算的影响减小到了最低程度，使编制通用的锅炉水动力计算程序成为可能。添加虚拟部件后，虽然转化后的系统的部件个数(真实部件与虚拟部件之和)比真实系统的部件个数要多，但是虚拟部件的压力降取为零，它们的加入不影响整个系统的压力降，因此也不会对计算造成任何负担。根据锅炉水动力系统的水动力分配原则，可以得到，添加的虚拟部件没有改变原有系统的水动力分配结果，仅对流量分配起辅助作用，因此，添加虚拟部件之后的系统与原系统是等价的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现锅炉水动力通用计算的新型系统划分方法，其特征在于，该方法根据锅炉水动力系统的水动力分配原则，在真实锅炉水动力系统中添加虚拟部件，简化锅炉水动力系统类型，包括下列步骤：１）对锅炉水动力系统中的真实部件进行编号对锅炉水动 力系统中的每个真实部件进行编号，系统中的每个真实部件都具有唯一编号，计算时通过调用编号查找到每个真实部件，所述的真实部件是指广义部件，代表管屏、集箱、阀门、连接管、三通、汽水分离器、喷水减温器等锅炉中真实存在的部件；２）对锅炉水动力 系统划分串并联系统将锅炉水动力系统划分为简单系统、一级并联系统、二级并联系统以及由以上三种系统组成的复杂串并联系统，其划分原则是：Ａ．由相同的进口集箱和相同的出口集箱连接的管组看作简单系统；Ｂ．如果锅炉上升系统的一组 水冷壁并联，并有同一引入、引出管，其受热状态、结构特性各不相同，不能作为一个管组来处理，此时属于一级并联系统；Ｃ．由一个引入管与多个引出管连接而成的管组或由多个引入管与一个引出管连接而成的管组统称为二级并联系统，即采用集中引入、分散 引出或分散引入、集中引出的结构；３）在真实锅炉水动力系统中添加虚拟部件锅炉水动力系统不仅由简单系统和一级并联系统组成，还包含有二级并联系统或其他更复杂的系统，在适当位置添加虚拟部件，并对虚拟部件进行编号，虚拟部件的加入可以将 二级并联系统转化为一级并联系统，或将复杂的嵌套系统转化为仅由多个一级并联系统与简单系统构成的嵌套系统，虚拟部件相当于集箱的作用，在计算锅炉水动力时取虚拟部件的压力降为零，使添加所述虚拟部件之后的系统与真实系统等价。...

【技术特征摘要】
1.一种实现锅炉水动力通用计算的新型系统划分方法，其特征在于，该方法根据锅炉水动力系统的水动力分配原则，在真实锅炉水动力系统中添加虚拟部件，简化锅炉水动力系统类型，包括下列步骤1)对锅炉水动力系统中的真实部件进行编号对锅炉水动力系统中的每个真实部件进行编号，系统中的每个真实部件都具有唯一编号，计算时通过调用编号查找到每个真实部件，所述的真实部件是指广义部件，代表管屏、集箱、阀门、连接管、三通、汽水分离器、喷水减温器等锅炉中真实存在的部件；2)对锅炉水动力系统划分串并联系统将锅炉水动力系统划分为简单系统、一级并联系统、二级并联系统以及由以上三种系统组成的复杂串并联系统，其划分原则是A.由相同的进口集箱和相同的出口集箱连接的管组看作简单系统；B.如果锅炉上升系统的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：车得福，李燕，姚明宇，霍锁善，
申请(专利权)人：西安交通大学，东方锅炉集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]