马成龙 张微微

（紫光（北京）智控科技有限公司 广东珠海 519080）

实时仿真系统中流体网络模型阀门组的处理方法

马成龙 张微微

（紫光（北京）智控科技有限公司 广东珠海 519080）

本发明提供在电厂实时仿真系统高精度两相流体网络数学模型中支路的处理方法。该方法是在两相流体网络中，要把现场的物理模型转化为可在计算机计算的数学模型过程中，对于支路网格划分的一种方法-将一套阀门组作为一个支路网格。

流体网络；实时仿真；阀门组

1 背景技术

随着我国电力工业的高速发展，大容量、高参数的机组已成为了主流，仿真系统也由原来的纯培训系统慢慢转为可为生成提供优化方案以及指导生产的重要作用，也就是说目前的高精度仿真系统慢慢由幕后慢慢向生产靠拢，对现场的实际生产发电产生更加直接的影响，这就对仿真机的建模和计算精度提出了更高的要求。而且在线仿真的呼声越来越高，这就要求我们对仿真建模的合理性有了更高的要求。

针对上述问题，本文提供了一种减少流体网络节点数，并且并不降低模型实时计算精度的一种理论处理方法。

2 阀门组支路网格划分方法：

该典型阀门组支路，在实时仿真平台中原流体网络处理方式为，把任意一个设备模具作为一条支路，设备与设备连接处作为内部节点处理，若把图1中的典型阀门组划分节点-支路网格，会划分6个节点以及7条支路。划分方法如图1～3所示。

图1

图2

图3

而新采用节点处理方法如图3。在已知条件不变的情况下，新的处理方法的减少至2个节点及1条支路。这样做的优点有两个：①可以减少计算机的计算量，在矩阵解析中使用大量迭代，减少节点数对减少计算机迭代有显著效果。②在在线仿真中，由于现场数据点数有限，所以我们在建模时应在满足计算精度的前提下，尽量减少节点数量以满足在线仿真的匹配要求。再者，计算每个阀门前后的节点信息（比如压力、温度等）是非常没有必要的。

3 阀门组支路网格数学模型计算

按图2中的网格划分方法，则有6个节点，其压力分别P1，P2，P3，P4，P5，P6，共有 7 条支路，用下角标 1，2，3，4，5，6，7 来表示；

对于支路1，其中含有设备阀门1，它的上节点为1号节点下节点为3号节点，则在阀门n中流过的流量可表示为：

其中：下角标n代表第一条支路；F为支路流量；CVMAX为该支路最大通流能力；VP为该阀门阀位；ρ为流通流体密度；Pup为阀门n上游压力；Pdw为阀门n下游压力。

对于图1的数学模型中，我们假设各节点为不可压缩流体，则有：

若将第一条支路上所有阀门流量关系式累加、化简整理可得：

对于图1的数学模型中，我们假设各节点为不可压缩流体，则有：

故：

同理，第4，5，6支路流量可同理计算为：

节点1与节点2之间的总流量F为：F=F1+F4+F7，则，在图1数学模型中，节点1与节点2的总流量为：

对于图3的数学模型中，节点1与节点2之间的流量F为：

其中：F为支路流量；CV为支路综合通流能力；ρ为密度。

我们知道，对于图2和图3，其物理对象都是一样的，所以其总流量也相同，所以我们对式5和式6整理，可得到：

至此，我们就可以得出其代数方法求解，而不是通过构建数学矩阵来求解支路流量和节点压力。

4 应用情况和应用前景

该流体网络阀门组的处理方法，已经在仿真实时平台中试验并取得良好的使用效果。此方法的投入使用，会有效降低计算机处理时间，节省机时；同时，也提高了实时仿真系统流体网络中压力和流量的计算精度，为将来的在线仿真以及更深层次的应用提供可能。

5 结束语

本文提供了一种数学模型，再实时仿真的流体网络建模过程中，减少流体网络节点数，并且提高了实时计算精度的一种理论处理方法。

[1]蔡瑞忠，张力.热工流体网络的实时仿真模型及算法.

[2]谢茂青，任挺进.热工流体网络的自动建模算法.

TP391.9

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1004-7344（2016）12-0288-01

2016-4-10