基于傳熱學反問題的鍋爐汽包溫度場重構.pdf

1、汽包是自然循環(huán)鍋爐的重要組成部分，在火電機組長期運行過程中，復雜的工況以及汽包內部汽水工質和壁面間換熱強弱的差異引起汽包內外壁溫差不斷變化，從而使得汽包承受交變的熱應力而產生低周疲勞損耗，導致金屬材料產生蠕變而性能下降。因此，對汽包壁內外溫差的監(jiān)測及控制是保證安全運行的重要手段。由于汽包內部是高溫高壓的工作環(huán)境，對機組實際運行而言，在內壁安裝熱電偶來對溫度進行監(jiān)測的方式可操作性弱，利用傳熱學反問題的方法，通過汽包外壁有限測點的溫度測量信

2、息來對汽包壁的溫度場進行重構，具有較強的實用價值。
　　針對國內外關于汽包壁溫度場計算已有的研究成果及存在的主要問題，本文采用動態(tài)矩陣控制（DMC）算法研究了變水位情況下，汽包內部換熱系數的反演及溫度場重構問題，主要研究工作包括：
　?、倩诤侠淼募僭O及簡化，建立了汽包傳熱過程的物理模型以及數學模型，將汽包模型進行空間網格劃分并利用熱平衡法對導熱微分方程進行離散，通過Gauss-Seidel迭代對離散后的代數方程組進行求解。

3、通過數值模擬，得到冷態(tài)啟動初期汽包金屬溫度場分布，并對冷態(tài)啟動初期汽包頂部、中部和底部三處的溫度場及內外溫差進行分析。
　?、诮榻B了DMC算法的基本思想，以汽包內部汽水工質與壁面之間的換熱系數作為待反演參數，通過汽包傳熱數學模型，建立了基于DMC的換熱系數反演模型。該方法首先通過待反演參數的階躍變化，求得測點處的動態(tài)階躍響應系數矩陣，建立測點處的溫度預測模型；其次，利用k， k-1，1k/r時刻的溫度測量信息及溫度預測信息，對k時

4、刻的換熱系數進行反演。其中，DMC反演算法只取反演結果中當前時刻k下的換熱系數hk，到下一時刻k-1，按同樣的優(yōu)化方法求得 k/h，實現“滾動優(yōu)化”。
　?、蹖ζ鼉炔繐Q熱系數的反演進行了仿真試驗，并在此基礎上重構了汽包壁的溫度場。驗證了基于DMC反演算法的有效性，討論了測點布置方案、測量誤差以及未來時間步r對換熱系數反演精度及溫度場重構的影響。
　　數值試驗結果表明：在汽包外壁水位上下兩側分別布置單個測點，即可獲得滿足工程