船用锅炉汽水系统数学建模及仿真的研究
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摘要
船用锅炉是一个系统复杂、设备众多的能量转换设备。由于特殊的工作环境，船用锅炉具有惯性小、动态过程变化大、各子系统的关联和制约因素多等特点。要了解其运行的动态特性，研究船用锅炉系统的动态模型就十分必要。
本文介绍了船用锅炉的结构、特点，根据其工作过程及运行工况，分析了船用锅炉所特有的动态性能，在此基础上建立了船用锅炉汽水系统的动态数学模型，并将此模型转化为仿真模型对其进行了仿真研究。同时，在现有的“01”蒸汽动力装置上进行了实验研究，数据的采集及处理采用了一套锅炉模拟动态监测系统，数据真实、准确。通过仿真曲线与实验曲线对比可知，仿真曲线与实验曲线变化趋势基本一致，说明所建立的船用锅炉汽水系统数学模型以及基于该模型的仿真符合实际系统。
Marine boiler, which is complex and has numerous equipment, is an energy switch system. Because of the especial working condition, marine boiler has many characteristics such as small inertia, great dynamic variety, much correlative and restrictive factor between its subsystems etc. So, it is necessary to study the dynamic modeling of marine boiler system.
In this dissertation, the structure character of the marine boiler was introduced, the dynamic characteristic of it was analyzed, and a dynamic mathematical model of the boiler steam-water system was established. Based on this model, a simulation model was obtained, and it was used to simulate the working process of the marine boiler. What' s more, using the No. 01 steam power plant, experiments was carried out to study the operating process of the marine boiler. Comparing the simulation curves with experiment curves, we found that they are similar. Therefore, the dynamic mathematical model of the boiler steam-water system and its corresponding simulation model are valid.
本文介绍了船用锅炉的结构、特点，根据其工作过程及运行工况，分析了船用锅炉所特有的动态性能，在此基础上建立了船用锅炉汽水系统的动态数学模型，并将此模型转化为仿真模型对其进行了仿真研究。同时，在现有的“01”蒸汽动力装置上进行了实验研究，数据的采集及处理采用了一套锅炉模拟动态监测系统，数据真实、准确。通过仿真曲线与实验曲线对比可知，仿真曲线与实验曲线变化趋势基本一致，说明所建立的船用锅炉汽水系统数学模型以及基于该模型的仿真符合实际系统。
Marine boiler, which is complex and has numerous equipment, is an energy switch system. Because of the especial working condition, marine boiler has many characteristics such as small inertia, great dynamic variety, much correlative and restrictive factor between its subsystems etc. So, it is necessary to study the dynamic modeling of marine boiler system.
In this dissertation, the structure character of the marine boiler was introduced, the dynamic characteristic of it was analyzed, and a dynamic mathematical model of the boiler steam-water system was established. Based on this model, a simulation model was obtained, and it was used to simulate the working process of the marine boiler. What' s more, using the No. 01 steam power plant, experiments was carried out to study the operating process of the marine boiler. Comparing the simulation curves with experiment curves, we found that they are similar. Therefore, the dynamic mathematical model of the boiler steam-water system and its corresponding simulation model are valid.
引文
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[2] 于赢等．国外航母技术发展总合研究，舰船科技情报研究报告，1994．4：80-85页
[3] 国外航空母舰情报研究报告汇编，1994．11：101—103页
[4] 国外航空母舰情报研究报告汇编，1990．11：35—37页
[5] 耿惠彬，田治喜，曾德尧译．航空母舰飞机起飞和降落设备，1994．3：36—45页
[6] 杜泽，孙福泰等．弹射器供器方案选择，论证报告．1994．12：1-4页
[7] Ray A etc. A Nonlinear Dynamic model of a Once -Through Subcritical Steam Generator. Transactions of the ASME. 1976.9:24P
[8] Yutaka Suzuki edc. Simulation of Supercritical Once-Through Boile. Simulation, 1979.9:5-6P
[9] 1981:23-26P
[10] 李天铎等．670吨／时锅炉全工况数学模型．动力工程，1982．1：17—19页
[11] 王广军，章臣樾．过热系统的快速数字仿真及汽温的状态预估-自回归预报方法．电力技术，1989．10：18—23页
[12] EPRI. 1982-1986 Research and Derelopment Program Plat, 1982:34-40P
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[14] 1984.4:37-41P
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[16] 王广军，胡华进，章臣樾．单相受热面通用动态计算模型．中国电机工程学报，1994．4：254—257页
[17] 王广军，章臣樾．直流锅炉蒸发受热面运行分析及实时仿真通用数学模型．中国电机工程学报，1995．1：61-66页
[18] Wang Guangjun(王广军),Zhang Chenyue(章臣樾).General Dynamic Mathmatical Model for Boiler Heat-Transfer Surface. International Conference on Power Engieering. Shanghai, China, May, 1995:46-52P
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[28] Fu, W.B. and Zhang, E.Z.,A Universal Correlation Between the Heterogeneous Ignition Temperatures of Coal Char Particles and Combustion and Flame, 1992 (90): 103-113P
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[30] 张志涌等著．精通和掌握MATLAB(5．3版)．北京：航空航天大学出版社，2000：1-2页，8—10页，330—331页
[31] 高俊斌．MATLAB 5．0语言与程序设计．华中理工大学出版社，1998：45—54页，64-68页
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[33] 施阳等．MATLAB语言精要及动态仿真工具SIMULINK．西北工业大学出版社：1-4页，23-28页，56-65页
[34] 鞍山市东方技术开发公司印．分布式数据检测与控制系统：23—30页
[35] 占文明．航母弹射器阶跃供汽对锅炉影响的实验台架及实验工况设计．1990．11：2—8页
[36] 闫素英．航母排汽回收系统减温减压动态过程数学建模及仿真研究．哈尔滨工程大学硕士学位论文，2000：47—51页
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