动态流程模拟中动力设备与管网的计算及应用

发布时间：2017-09-20 01:24

  本文关键词：动态流程模拟中动力设备与管网的计算及应用

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【摘要】：动态流程模拟技术是系统工程中技术难度与经济价值均较高的一种模拟技术,其产品——化工厂仿真机常常被用于人员培训和装置优化的工作中,因此,动态流程模拟技术的研发和改进对于提升工厂效益、保障安全生产等方面具有很大的意义。而在化工厂中,以离心泵和压缩机为代表的动力设备虽不进行传质过程,但其巨大的耗电量一直是工艺优化人员关注的对象。由于历史原因,动态流程模拟的程序对于动力设备的模拟计算较为简单,其模型不能体现动力设备的动态特性与能耗特性。此缺陷不仅影响了仿真机的准确性,也限制了动态流程模拟技术在化工厂能量优化上的应用。本论文从离心泵的特性曲线出发,通过对离心泵动态过程的描述,基于前人的研究成果,尝试给出了离心泵动态模块的计算框图。并根据框图及管网流量的计算方法,编写了应用于动态流程模拟的离心泵模块程序。同时,利用城市供水管网的动态计算过程对离心泵模块进行了测试,测试结果与离心泵实际的动态过程和本论文作者的预期相符合。在此之上,笔者基于流程模拟计算尺度对动量传递过程的计算要求,开发了接入管道计算的动力设备计算程序。该程序的模拟效果不及离心泵的单元模块,但是其计算过程不包含迭代,计算效率高,满足流程模拟尺度动量传递计算的要求。在进行离心泵模块开发过程中,本论文作者发现现有动态流程模拟程序中管网计算亦存在计算结果不稳定的缺陷。通过对管道流动计算的回顾,本论文作者从机理层面分析了动态流程模拟中管网计算过程的难度,剖析了当前动态流程模拟程序计算管网流动的方法。在此之上,通过对蒸汽分配动态模拟计算程序的逐步跟踪,本论文作者找到了模拟计算结果振荡的直接原因,并通过改进迭代策略解决了蒸汽分配过程计算结果不稳定的问题。同时,本论文作者分析了引起管网过程计算结果不稳定的根本原因,并据此给出了解决管网计算不稳定的一般策略。本论文对动态流程模拟程序的研发和改进,其意义不仅仅在于给出一个开发动力设备动态模块的完整思路,更在于提供了一种在现有程序的基础上开发新功能,并将新功能融合于现有程序的一种策略。该策略值得流程模拟平台的研发者加以借鉴,也值得平台的使用人员参考。
【关键词】：动态流程模拟 动力设备 离心泵 管网计算
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ018
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 符号说明17-19
• 第一章 绪论19-27
• 1.1 过程工业与系统工程概述19-21
• 1.1.1 过程工业及其发展19-20
• 1.1.2 系统20
• 1.1.3 系统工程20
• 1.1.4 流程模拟及其产品20-21
• 1.2 动力设备概述21-22
• 1.2.1 动力设备的含义与发展21
• 1.2.2 离心泵及其模拟21-22
• 1.3 管网识别与计算概述22-24
• 1.3.1 管网22-23
• 1.3.2 管网的识别23
• 1.3.3 特殊管道计算的讨论23
• 1.3.4 管网计算的逻辑23-24
• 1.3.5 管网计算的应用24
• 1.4 本论文作者的研究思路与研究内容24-27
• 1.4.1 研究思路24-25
• 1.4.2 研究内容25-27
• 第二章 离心泵模型化的讨论27-35
• 2.1 离心泵的物理模型27-31
• 2.1.1 离心泵的一般讨论27
• 2.1.2 离心泵启动过程的物理模型27-29
• 2.1.3 离心泵工况调节过程的物理模型29-30
• 2.1.4 离心泵停车过程的物理模型30-31
• 2.2 离心泵的数学模型31-32
• 2.3 离心泵动态过程模型化32-35
• 2.3.1 结合数学模型对离心泵动态过程的分析32-33
• 2.3.2 离心泵模型化过程的一些讨论33-35
• 第三章 离心泵的动态建模35-51
• 3.1 离心泵模块开发的准备35-37
• 3.1.1 离心泵的功率与能量衡算35
• 3.1.2 离心泵特性曲线的拟合35-37
• 3.2 离心泵模块的试开发37-47
• 3.2.1 离心泵动态计算环境的建立38
• 3.2.2 管网计算过程38-40
• 3.2.3 离心泵的计算过程40-42
• 3.2.4 离心泵计算过程的调整42-45
• 3.2.5 对上下游管道流量不一致的离心泵模型的讨论45
• 3.2.6 关于两种不正常现象的讨论45-47
• 3.3 基于DSO平台的离心泵模块的开发47-51
• 3.3.1 离心泵特性曲线的处理47-48
• 3.3.2 将离心泵模块接入DSO平台的一些工作48-49
• 3.3.3 离心泵模块的调试与讨论49-51
• 第四章 动态流程模拟尺度的动力设备计算过程51-57
• 4.1 流程模拟尺度计算的特点51-52
• 4.2 流程模拟尺度中动力设备计算的难度52
• 4.3 流程模拟尺度的动力设备计算过程52-54
• 4.4 流程模拟尺度的动力设备计算效果与评价54-57
• 第五章 动态流程模拟中的管网计算57-69
• 5.1 DSO平台的基本介绍57-59
• 5.1.1 动态流程模拟开发的配置57
• 5.1.2 建立动态流程模拟的过程57-58
• 5.1.3 动态流程模拟的意义58-59
• 5.2 DSO平台管网计算的过程59-63
• 5.2.1 管网的确定59-60
• 5.2.2 管网计算的目标60-61
• 5.2.3 DSO平台管网计算的逻辑61-63
• 5.2.4 DSO平台管网计算的缺陷63
• 5.3 DSO平台管网计算的改进63-66
• 5.3.1 DSO平台中的阻力系数和流通能力系数64-65
• 5.3.2 振荡现象的原因65-66
• 5.3.3 管网计算的改进66
• 5.4 DSO平台管网计算改进的讨论66-69
• 5.4.1 松弛因子的取值66-67
• 5.4.2 通用的管网计算改进方法67-69
• 第六章 供水管网的模拟69-85
• 6.1 城市供水管网的简介69
• 6.2 城市供水管网的模型69-71
• 6.2.1 动态模拟流程的确定69-71
• 6.2.2 离心泵参数的配置71
• 6.3 城市供水管网动态流程模拟的结果与讨论71-85
• 6.3.1 各分支管路的最大供水能力71-73
• 6.3.2 供水过程的动态特性分析：离心泵73-79
• 6.3.3 供水过程的动态特性分析：供水负荷变化79-85
• 第七章 结论与展望85-87
• 7.1 结论85
• 7.2 展望85-87
• 7.2.1 关于动力设备模块的展望85-86
• 7.2.2 关于管网计算的展望86-87
• 参考文献87-91
• 附录91-93
• 致谢93-95
• 作者和导师简介95-97
• 附件97-98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：885088