基于流场模拟的矩阵式烟气流量计布点优化方法和装置制造方法及图纸

本申请提出了一种基于流场模拟的矩阵式烟气流量计布点优化方法，涉及烟气流量计布点技术领域，其中，该方法包括：获取实际烟道的设计参数，并根据设计参数利用模拟软件对实际烟道进行CFD模拟，得到CFD模型；根据设计参数对烟道进行分类，根据不同的烟道类型设计不同的测点位置布点方案，得到多个断面位置和多个测点位置；根据多个断面位置和多个测点位置，通过枚举法找到最佳的断面位置和测点位置，得到最佳的多点矩阵式烟气流量计布点方案。本申请利用流场模拟软件对实际烟道进行建模，并以最小拟合测量误差和最少测点数量为优化目标，得到实际烟道中多点矩阵式烟气流量计的最佳测点位置。点位置。点位置。

【技术实现步骤摘要】
基于流场模拟的矩阵式烟气流量计布点优化方法和装置


[0001]本申请涉及烟气流量计布点
，尤其涉及一种基于流场模拟的矩阵式烟气流量计布点优化方法和装置。

技术介绍

[0002]烟气流量计是火电厂烟气排放监测系统的重要组成部分，其稳定性和准确性对于衡量火电厂烟气排放量有至关重要的作用。火电厂烟气排放监测系统包括烟气取样装置、烟气分析仪、烟气流量计等。烟气取样装置是从烟道中获取烟气样品，输送到烟气分析仪分析NO
x
、SO2、CO2等组分成分。烟气流量计能实时测量烟道的流速，从而计算得到烟气流量和各污染物组分的排放量。目前在燃煤电厂等高温、含酸、含尘这种恶劣环境中应用的流量计主要有3种类型：皮托管流量计、热式流量计及矩阵式流量计。由于矩阵式流量计包含多个测压点，稳定性和准确性均优于其他类型流量计。矩阵式流量计基于压差法原理，将矩阵式流量计放在烟道内，当烟气在烟道内流动时，迎风面气流的动能转换为压力，称为全压；背风面气流不受烟气冲击，成为静压，全压与静压之间的压差与烟气流速有正比例关系。
[0003]在火电厂锅炉烟道中，烟气流场情况非常复杂，直管段相对较短，且烟道的横截面积较大，负荷也极易多变，非常容易导致测量误差，难以通过较低的设备成本高精度的监测烟气流量。

技术实现思路

[0004]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本申请的第一个目的在于提出一种基于流场模拟的矩阵式烟气流量计布点优化方法，解决了现有方法难以通过较低的设备成本高精度的监测烟气流量的技术问题，利用流场模拟软件对实际烟道进行建模，并以最小拟合测量误差和最少测点数量为优化目标，得到实际烟道中多点矩阵式烟气流量计的最佳测点位置，从而能够通过较低的设备成本准确监测烟气流量。
[0006]本申请的第二个目的在于提出一种基于流场模拟的矩阵式烟气流量计布点优化装置。
[0007]本申请的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
[0008]为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种基于流场模拟的矩阵式烟气流量计布点优化方法，包括：获取实际烟道的设计参数，并根据设计参数利用模拟软件对实际烟道进行CFD模拟，得到CFD模型；根据设计参数对烟道进行分类，根据不同的烟道类型设计不同的测点位置布点方案，得到多个断面位置和多个测点位置；根据多个断面位置和多个测点位置，通过枚举法找到最佳的断面位置和测点位置，得到最佳的多点矩阵式烟气流量计布点方案。
[0009]可选地，在本申请的一个实施例中，根据设计参数对烟道进行分类，根据不同的烟道类型设计不同的测点位置布点方案，得到多个断面位置和多个测点位置，包括：
[0010]根据设计参数，得到烟道为圆形烟道；
[0011]根据圆形烟道的直径和高，得到多个断面位置；
[0012]在圆形烟道的断面的中心位置安置一个测点，将圆形烟道的断面划分为a个等面积的同心圆，并在各个同心圆的等面积中心线上安置b个测点位置，其中，a是0到第一预设数量中的整数，b为2到第二预设数量中的整数；
[0013]其中，断面位置表示为：
[0014]4D≤M≤H
‑
2D
[0015]其中，D表示圆形烟道的直径，H表示圆形烟道的高，M表示断面位置到圆形烟道上游的距离；
[0016]测点位置数量计算公式为：
[0017]f＝1+a
×
b
[0018]其中，f表示测点位置数量，a表示圆形烟道的断面划分等面积同心圆的数量，b表示各个同心圆的等面积中心线上的测点位置数量。
[0019]可选地，在本申请的一个实施例中，根据设计参数对烟道进行分类，根据不同的烟道类型设计不同的测点位置布点方案，得到不同的断面位置和多个测点位置，还包括：
[0020]根据设计参数，得到烟道为矩形烟道；
[0021]根据矩形烟道的长、宽和高，得到多个断面位置；
[0022]将矩形烟道的断面划分为a
×
b个等面积的矩形，并在矩形的中心点安置测点位置，其中，a是1到第三预设数量中的整数，b为1到第四预设数量中的整数；
[0023]其中，断面位置计算公式表示为：
[0024]4D
′
≤M≤H
‑
2D
′
[0025]D
′
＝2
×
L
×
W/(L+W)
[0026]其中，M表示断面位置到矩形烟道上游的距离，H表示矩形烟道的高，D
′
表示当量直径，L表示矩形烟道的长，W表示矩形烟道的宽；
[0027]测点位置数量计算公式为：
[0028]f＝a
×
b
[0029]其中，f表示测点位置数量，a表示矩形烟道的断面的长划分的数量，b表示矩形烟道的断面的宽划分的数量。
[0030]可选地，在本申请的一个实施例中，根据多个断面位置和多个测点位置，通过枚举法找到最佳的断面位置和测点位置，得到最佳的多点矩阵式烟气流量计布点方案，包括：
[0031]S1：根据多个断面位置和多个测点位置，选定一个测点位置和一个断面位置；
[0032]S2：计算选定的测点位置和断面位置的综合损失值，将综合损失值作为最优损失值，并保留当前选定的断面位置和测点位置信息，
[0033]S3：更换选定的断面位置，计算测点位置和更换后断面位置的综合损失值，将综合损失值与最优损失值进行对比，若综合损失值小于最优损失值，则使用综合损失值更新最优损失值，并保留当前选定的断面位置和测点位置信息；
[0034]S4：重复步骤S3和S4，直至所有断面位置更换完毕；
[0035]S5：更换测点位置，重复步骤S3、S4和S5，直至所有测点位置更换完毕；
[0036]S6：枚举结束后，停止寻优，输出最优损失值和对应的断面位置和测点位置作为最
佳的多点矩阵式烟气流量计布点方案。
[0037]可选地，在本申请的一个实施例中，在计算测点位置和更换后断面位置的综合损失值，将综合损失值与最优损失值进行对比之后，还包括：
[0038]若综合损失值大于最优损失值，则重复步骤S3；
[0039]若综合损失值等于最优损失值，则比较选定的测点位置的数量与最优损失值对应的测点位置的数量；
[0040]若选定的测点位置的数量小于最优损失值对应的测点位置的数量，则使用综合损失值更新最优损失值，并保留当前选定的断面位置和测点位置信息；
[0041]若选定的测点位置的数量不小于最优损失值对应的测点位置的数量，则不更新最优损失值，重复步骤S3。
[0042]可选地，在本申请的一个实施例中，计算选定的测点位置和断面位置的综合损失值，包括：
[0043]根据选定的测点位置和断面位置，在CFD模型中标记断面位置处的测点位置并给定不同的烟气流量，得到不同烟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于流场模拟的矩阵式烟气流量计布点优化方法，其特征在于，包括以下步骤：获取实际烟道的设计参数，并根据所述设计参数利用模拟软件对所述实际烟道进行CFD模拟，得到CFD模型；根据所述设计参数对烟道进行分类，根据不同的烟道类型设计不同的测点位置布点方案，得到多个断面位置和多个测点位置；根据所述多个断面位置和多个测点位置，通过枚举法找到最佳的断面位置和测点位置，得到最佳的多点矩阵式烟气流量计布点方案。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述设计参数对烟道进行分类，根据不同的烟道类型设计不同的测点位置布点方案，得到多个断面位置和多个测点位置，包括：根据所述设计参数，得到所述烟道为圆形烟道；根据所述圆形烟道的直径和高，得到多个断面位置；在所述圆形烟道的断面的中心位置安置一个测点，将所述圆形烟道的断面划分为a个等面积的同心圆，并在各个同心圆的等面积中心线上安置b个测点位置，其中，a是0到第一预设数量中的整数，b为2到第二预设数量中的整数；其中，所述断面位置表示为：4D≤M≤H
‑
2D其中，D表示圆形烟道的直径，H表示圆形烟道的高，M表示断面位置到圆形烟道上游的距离；所述测点位置数量计算公式为：f＝1+a
×
b其中，f表示测点位置数量，a表示圆形烟道的断面划分等面积同心圆的数量，b表示各个同心圆的等面积中心线上的测点位置数量。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述设计参数对烟道进行分类，根据不同的烟道类型设计不同的测点位置布点方案，得到不同的断面位置和多个测点位置，还包括：根据所述设计参数，得到所述烟道为矩形烟道；根据所述矩形烟道的长、宽和高，得到多个断面位置；将矩形烟道的断面划分为a
×
b个等面积的矩形，并在所述矩形的中心点安置测点位置，其中，a是1到第三预设数量中的整数，b为1到第四预设数量中的整数；其中，所述断面位置计算公式表示为：4D
′
≤M≤H
‑
2D
′
D
′
＝2
×
L
×
W/(L+W)其中，M表示断面位置到矩形烟道上游的距离，H表示矩形烟道的高，D
′
表示当量直径，L表示矩形烟道的长，W表示矩形烟道的宽；所述测点位置数量计算公式为：f＝a
×
b其中，f表示测点位置数量，a表示矩形烟道的断面的长划分的数量，b表示矩形烟道的断面的宽划分的数量。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个断面位置和多个测点位置，通过枚举法找到最佳的断面位置和测点位置，得到最佳的多点矩阵式烟气流量计布点方案，包括：S1：根据所述多个断面位置和多个测点位置，选定一个测点位置和一个断面位置；S2：计算选定的测点位置和断面位置的综合损失值，将所述综合损失值作为最优损失值，并保留当前选定的断面位置和测点位置信息，S3：更换选定的断面位置，计算所述测点位置和更换后断面位置的综合损失值，将所述综合损失值与所述最优损失值进行对比，若所述综合损失值小于所述最优损失值，则使用所述综合损失值更新所述最优损失值，并保留当前选定的断面位置和测点位置信息；S4：重复步骤S3和S4，直至所有断面位置更换完毕；S5：更...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，任鑫，赵鹏程，朱俊杰，祝金涛，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：