改进的流体网络节点压力法.pdf

第2 8卷 第6期 哈尔滨工业大 学学报 V 0 12 8 N 0 6 199 6年12月 JO URN ALOFHARBININST IT U TEOFTECHNOLO GYD ec 19 96 改进的流体网络节点压力法 张继超张家余 夏浩 陈 晓东 仿真中心 真显文 大庆助剂厂 摘要 流体网络的节 点压 力计算是电站系统仿真解算中的重要问题 讨论了 一种快速 的网络节 点压力计算法 该方法解决了应用常规节点压 力法计算时稳态时间过长的问题 同时具有较高的仿 真精度 关键词 流体网络 节点压力 仿真 中国图书资料分类号 T K 2 2 0 引言 流体网络建模是 电站仿真 器研究 的一 个主要 部分 文献川介绍 一 r 一种 流体网络 节点压力 法 但这一 方法存在许多 缺点 本文提 出一种改 进 的节点压 力法 既避 免了直接求解 非 线性 方 程组 又 克服了常规节点压力法 的不足 精度高 实 时性好 有较高的应用价值 1 问题的描述 1 1 流体网络节点压力 法简介 在复 杂 的流体网络系 统中 有许多地 方存在 流 体 的汇流及分流现 象 称 这 种 地 方 为节 点 称节 点处流体压力 为 节点 压力 称与节点相 联 的 流道 为 支路 图 1是 节点的 一般形式 对于 图 1 每条 支路的 流动阻 力方程 为 乙p 尺 G i l 2 m l 式中 乙只一支 路压差 凡一支 路流 阻 G 厂支路 流体流量 以文献l l 为代表 所 介 绍 的 节点压 力 法 思 路 是将方程 l 展开为台 劳级数并 取线性近 似 即 一 等 5 G厂G 2 经推导得 出节 点压力 方程 l于 尸尸 夕 二 十U 昌 b 艺 李 一 1D x 3 式中 b R G u 艺 G 一艺G IJ l 收稿日期 联系人 1 从i一04一20 张家余 教授 仿真 中心 第6期 张继超等 改进的流体网络节点压力法 这种 节点压力 法有 如下缺点 l 不能全面 反 映实际 系 统 的物 理过 P l 程 因为在实际 系 统 中 主要 通 过 调节 阀门 来调节节点压力 换句话说 就是 通过改变只 流 阻来调 节 节点压力 而从式 2 可以看 几 出 流 阻的变化并不直接影响节点压力 因 图l 节点图 此 不符合实际情况 Fi g 1No d d毗r am 2 运算速度慢 实时性差 只要 流 阻产生扰动 即需求解一次代数方程组 用以求解 节点压力 针对上 述 本文 提 出如下 的改进节点 压 力法 LZ 改进的节点压力法 对于任意一 个工 况 以下标 s 表示 重新将式 l 展 开 为台劳级数并取 线性 近似 乙尸一 尸 塑 G 一 G 二 十 塑 一 一 凡G G rG G 汰 4 一 一 日 G 一 一 刁R j 一 一巧 一 一 一 一r 令 a 尺 G 急 b R G 则 G i 乙只 Za 一 G 冰 Zb 5 根据质量 守恒定律有 属 G 操 IG 6 将式 5 代人 式 6 并考虑到 d尸 只一尸 n n I 工 R l 凡 n 乙凡二p一乃 j二 l 2 n 2 岸 生 扩二 昌 饥 昌 阮 2 凰 G 点 Gj s 十 柔 j s 咨 R 一禹叽 丈 7 定义 节点 质量堆 积流 量 尹 尹 Q曰Q 了 J 了 气 刀月十 爪 U一 答 G 点 G F一 壑 会蒸 IG 会 代入式 7 则 犷二 十2 一 简忆 10 i 一 阮 艺 同 在 流 阻不 变的情况下 U V则 艺 尸 一一一 U b 瞥去 11 7 8 哈尔滨工业 大 学学 报第2 8卷 比较式 11 及式 3 可以看 出 只有在 流 阻 不 变 的情况 下 两式才是 一样的 也 就 是 说 式 3 所描述 的工况仅仅是式 10 所描述工 况 的一个特例 1 3 讨论 式 10 是新的节点压力方程 这一方程 是对文献川介绍的节点压力法 进行改进 后 得 出 的 这与原有的节点压力法比 有以下优点 l 模型精度高 因为在式 4 中增加了 日 尸 卜 一飞 一 R 一R 砂逗一 坝 直接 汉应流阻扰动对节 U式i 点压力 的影响 即阀门开度对节点压力的影响 如果缺少这 一项 就不能全 面反映实际系统 的物理过程 2 运算速度快 提高仿真实时性 比较式 10 及式 3 可以看 出 当流 阻变化产生扰动 时 只需计算扰动时的质量堆 积流量V即可以一步计算出扰动时的节点压力 对于 流体网络系统中的每一个节点 都可以按 照上 述方法写 出一个节 点 压 力 方程求解各 个节 点压 力 2 应用实例 利用节点压力 法求解 如图2所 示的 流体网络节点压力 图2共有四个节点 节点压力分别为几 乃 尸 5 P 3 某 工 况 下 系统各处的 压 力 流量的 数值见表 1 当阻力因子R 3 扰动 100 时 利用文 献川节点压 力法 及改进 节点压力法分别计 算节点压力 结果见表 2及 表3 I G 呈尸里 几 表1某工 况下系统各处的压力 流且数值 T a 目e1Pr曰洛ur e and now r at ein a o 衅r a dog COl l山t i0 I I 价 一一可 只367 72808119898732 熊堵卜沪卜 扔 一 P 5 G 二 1 G 一一R R I G 13 25 几 图2流 体网络 系统 G 1 231422341 Fig 2Fluid netw orks邓tem 其中误差函数定 义 为 E r ror G g G S一 G Z G Z G 一 G 4一 G 3 G S一 G S一 G 6 G 6 G 3一 G 7 12 从计算结果看 利用改进 的节点压力 法计算1 1次 就收敛 用 原有的节点压力法计算则需 1 5次才 收敛 同时 改进节点压 力 法精度为0 0 0000 2 而原有节 点压力 法精度为0 01630 1 即改进的节点压力法精度也 明显高于原有的节点压力法 第6期张继超等 改进的流体网络节点压力法79 表2 原有节点压力法计算结果 表3 改进节点压力法计算结果 T a ble2S imu l at ionre sult by usin gor ig inal n ode一res su re m etho d T a b le35加u l adon r e s u ltbyu sing 加P ro v e d no de币re s s u r e m et h 记 i于 住 内巧月 Er ro r 0177 O0 0 32石 12 24 48l 00 犯02 7 14 63490 乃9 2 635 尸3Err o r 017 7 0560 4632 38306 48l0 75 532 7378893 0 58 5786 0 277刀9194 232 43452880月97 7952 7 0 7 81040 乃619 290277乃5 198732泌698 8380 99549927 15456 60 17 36 41 0 377 0 1 6 5333 2 51 102880夕81 1402 7 10 59 840 乃20817037 7刀437 5 5324 9309 980乡8859427 09330 2 0 0 4 8 540 047 7刀4 721132 476 28480 98748027 刀936 2 20 0 25107 047 7040474324 99 13080月8623727乃77118 0 0 130 15 057 7 033 71432 49205880月8455827 09 90240 刀158 85 057 7 039459325 006 8780 夕8554 22 7刀72 8840 X 343 1 067 7 03958 132 4 8484880 9 8 58 702 7 乃966720 0 1806 7 0 677 039 16 232石0108780 夕8534 427 07 1 7 790 0 0898 0 7 7 7 037025324881 7180 985275270976 9 10 0 16027 0777乃390 8532乃01 19080 98529827乃7 14930 0 0233 0 877 0 381 39 32 涛86 62680 9 8 5 5 502 7 刀9 7 2 540刀1666 4 087 7 刀3 90 7032 50 121780 98 528327刃7 14190 0 00 6 l 0977 037 6 5932 48735480夕8 54282 7 刀9 74390刀16215 097 7刀3906232 50122580夕8528327 07 l40 0 0 00l8 1077 03787232 4870078 0 9 854 812 7 0 973630 0 1638 3 l0 ll 7 7 0 3 90 6 232石0122 880 98528327 07 1396 0 0 0 0 0 6 11 7 7 0 3 7 7 7 33 2487 1758 0 9 854 5827刀9 73930 0 16 2 7 07 7 乃39 0 6 232 5 0 12 2 88 0 9 8 5 2 8 32 7 乃7 1 39 40 X 0 0 3 127 7乃3781932 48709 180 98546627刃9 738 20 刀1632 41 27 7 0 39062 32 50 1228 80夕852832 7 07139400 0 0 02 l3 l4 77 0377 9 632 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98 8 引 一 4 5 罗志昌 流体网络理 论 机械1 业出版社 198 8 3 5 一4 1 张继超 大型电站制粉系统仿真建模研究 哈尔滨工 业大学研究生论文 1 9 4 0 一 4 4 马迎辉等 可压缩流体网络的建模方法 系统仿真学报 l99 2 4 l 巧一2 3 蔡瑞忠等 热工流体网络的实时仿真模型 及其算法 系统仿 真学报 19 92 4 4 1 3 一 1 8 吕子安 流体网络系统仿 真软件T H L F的算法分析 系统仿真学报 1994 6 2 4 3 一4 6 下转第84页 84 哈尔滨工业 大 学学 报第 28卷 R ela y一rote et M odellin g o fG enerat ing A u x ilia ry Pow er System X uH a i Ping Zha ng J ia y u D O n g 利 u n Zhu y i 作im ul at沁n Q n t er X i n 苗ao g ang 作 ul a 巧1 G en er aI P O忱 r 功a nt Abst r aet Based on the m odule m o delling m e thods ther elay一rotec t simulation m o dule s ofa Po w e r Pl a ntauxilia r y Power system 15 analyz e d in thisPaPer So m em a them atic al simulation m odelsar e Pr e s ented suehas the eurr ent tra nsf o rrner 5 m odel 而d 一elay s m o del time r e lay 5 m odel eu rr ent一elay 5 m o d elete二 A tyPic albre aker 5 c o ntr o lling eir cu itm a thematic alm o del a nda n insta nta n e o us c u t心f f e urr ent r elay 一Pro teetsimulation m o d ela r e als oobtained It15 sho w n thatthe 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