汽轮机变工况热力核算的逆顺序混合计算法

汽轮机变工况热力核算的逆顺序混合计算法 胡德明 �海军 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 � 要 不文在 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 汽轮机变工况热力核算的逆序法和顺序法的基础上 提出了逆顺序混合计算法 该法既便于计算汽轮机 的超临界工况 又具有迭代嵌套层次少而易于收敛的优点 同时本文导出了由超音速叶栅的出口汽流参数 , 计算叶栅进 口汽流参数的直接算式 , 而不必进行迭代计算 按本文所提出的逆颇序混合法所编制的程序 结构简单 、 计算逮度快及 精确度较高。 主皿词 ! 汽轮机 变工况 热力计算 前 , 口 口目‘∀ 目前 , 汽轮机变工况热力核算有两种基 本 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ! 一种是自过程始点开始 , 顺汽流方 向逐级计算的顺序法 # 另一种是自过程终点 开始 , 逆汽流方向逐级计算的逆序法 。 用顺序法计算时 , 除以汽轮机级的进汽 参数和流量为依据 , 对该级喷嘴和动叶的出 口汽压作迭代计算之外 , 对该机没有其它迭 代计算, 所以程序结构简单 、 计算速度快。 但顺序法不能计算汽轮机级的超临界工况 。 多年来 , 汽轮机变工况热力核算无论是 手工计算还是程序计算 , 多采用逆序法计算 〔∃ 一 % 〕 。 逆序法能计算汽轮机的超临界 级 , 但它要采用逐步逼近法 , 对汽轮机级的 计算有 & ∋ % 个逐层嵌套的迭代物理量 。 文献 〔( 〕认为逆序法中的迭代物理量 过多会影响迭代计算过程 , 甚至迭代计算不 能收敛 , 而顺序法又不能计算汽轮机的超临 界工况 。 因此该文提出了在顺序法中采用限 定步长的小增量逐步逼进去 , 限制压力发散 性的波动幅度 , 以解决超临界级的判别和计 算叶栅背压的困难 , 并保证对流量迭代计算 的收敛。 但超临界级叶栅背压是后续各级叶 栅尺寸 、 流量和汽轮机背压的函数 , 要通过 后继各级的迭代计算来确定 , 这使得程序复 杂化和计算量增大。 正如 〔( 〕中所指出, 程序 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 有许多复杂困难要解决 。 作者认为顺序法简单易行 , 逆序法便于 计算级的超临界工况 # 逆序法迭代计算之所 以不易收敛 , 不在于迭代物理量多, 而是由 于迭代嵌套层次过多 。 因此 , 作者提出了逆 顺序混合计算法 , 其主导思想是通过混合计 算 , 把逆序计算中的迭代嵌套层次降到最低 限度 , 保证迭代计算的收敛 。 这样 , 该法既 能用于计算超临界级 , 又能对流量进行迭代 计算 。 逆顺序混合算法和程序 结构 计算的主流程仍自过程终点开始 , 逆汽 流方向进行逐级计算 , 且对各级仍采用迭代 法计算 。 但对各级的每轮迭代计算分逆序计 算和顺序计算两步 , 分别由两个子程序执行 计算 。 本轮迭代过程的逆序计算为下一步的 顺序计算提供所需要的数据 。 若判断需要进 行下一轮迭代计算 , 则本轮中的顺序计算为 下一轮的逆序计算提供所需要的数据 。 计算 各级所需要的全部原始数据由输入子程序提 供 , 对各级的计算结果则由输出子程序打印 输出 。 不失一般性 , 以对第) 级进行第∗轮迭代 计算的过程 , 来说明逆顺序混合算法和其程 序结构。 + ‘。�) � 名八, 胜 − , 逆序计算 �图 −一. � 每轮迭代计算都首先自级后向级前作逆 序计算 。 从已知的级后排 汽压力和烩值 / ! �) � 、 0! �) �开始 , 根据上一轮迭代过程中, 第 二步顺序计算所提出的内损失和 刃』, , 卜 ‘ 、 刃卫丛上土动叶入 口动能互型竺二反动度竺, 以 及对喷嘴和动叶应 用带流量系数的连续方程 和能鼻方程 , 计算动叶出口的 理 想状 态参 数 、 动叶入 口的汽压和烩值/ ∗ , �) � 、 0∗ ! �) � 、 喷嘴出口的理想状态参数 、 喷嘴入 口滞止压 力和始值芬#“�) � 、 几∗�) � 。 约定 ! 描述物理量的字母的 右 上 角 标 ∗ 一 − , ∗表示迭代计算的轮次 # 无右上角标的 字母表示物理量的真值 # 字母下方有 “一” 者为顺序计算之值 # 字母后有 “ �) � ” 者 , 表示属于第 ) 级的且存入数组中的物 理量 。 ( 顺序计算 �圈 −一1 � 每轮迭代过程的第二步是 自级前向级后 作顺序计算。 根据本轮迭代过程中, 第一步 遨序计算所提供的君。‘ �) � 、 式‘ �) � 、 / ! ‘ �)� 及已知的/ 2 �)� , 计算该级能 量转换 过程中的各项内损失 、 内功率和内效率等全 部输出数据 , 并计算内损失和几些五旦些竺里」 动叶入 口功能互生� 、 反动度旦少、 级的 排 汽 焙0∗ ! �) � 。 仁句 夕姨序计算 33333 圈 − 棍合算法中第) 级的第盆轮迭代计算 、声,上了、 、几‘ 尹4 0! “�) � 一 0! �) � 4 � 忍 ! 5竺址66 55丝里声 57 8 ! 或若 ∃ 判断条件和里换 在每轮迭代中的顺序计算结束后 , 即按 一9式进行判断 。 则取逆序计算所需要的数据为 刀业 ! ∗ ‘ ’ : 型如玉 刃山 ! 卜 ’ : 型丛0 户‘; ‘ 二丝, , < , ‘干’ : 竺皿 = 进行下一轮 �∗ ; −轮 � 的迭代计算, 允 许偏差。 ! 、 。 ! 可取为。 >& 大卡3 公斤 。 0 ! “�) � 一 − ( �) � < ? 。 5 , ∗ ≅ , 一 , , − “一 ’ 4 ? “ ( 4 � ( � 0∗ ! �) 一 − � 二 0。�) � 一 , ∗ 。 �) �/ ! ∗ �) 一 0 � 二 Α〔0! ∗ �) 一 − � , Β , �) �〕 � ∃ �若和 式中 ,∗ 6 。 �) � 二 , ∗一 ’。 ( �) 一 − � Β , �) �一第 ) 级喷嘴滴过 程 的 嫡 值 , 由 对第 ) 级最后一轮迭代计算确定 。 当对第” 一 −级的第∗轮交替计算结束后 , 先按 � − � 、 � ( � 式进行判断 �以) 一 −替 换)� , 若满足第 � ( � 式即作下述判断 。 当 、,子月任3、、 、Χ, 则认为第∗轮中顺序计 算 结 果 , 已 遇 近级的热力过程真值 。 对 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 最后级作第一轮代计 算 时 , 首次 �∗ : − �逆序计算所需的初值刀刁, ! ’ , 刀乙, , ‘ , , ‘ , , , / ‘可赋恰估算近似值或全部赋零值 , 也可赋 以其它任意的合法值 , 对下其余各级 作第一轮迭代计算时 , 则 以第) ; −级的真值 名刁, 2 , 名刁, 5 , , ≅ , , / , 作 为 计 算 级 �第 ) 级 � 首次逆序计算相应项的初值 , ∗。。 �) � 一 , ∗ 。 ! �) 一 − � < 7 6 ∃则取 —,。。∗ ; ‘ �) � 二 ,∗ 6 2 �) 一 5 � Δ 计脚喷嘴入口动能,6 。�)� 至此已经计算出第) 级喷嘴前 的滞止参 帝 帝数/ 。 �)� 、 0 。 �)� , 为确定本级 喷 嘴入 口的 实际参数/ 。�)� 、 0。�)� 和上一级的排 汽 参数 / 2 �) 一 − 、 −( �) 一 − � , 要藕合计算级喷嘴 的入 口动能 , 。。� )� 和上一级可为本级所利用 的余速动能 ,。 ! �) 一 − � 。 为此 , 在对第 ) 级的 级循环计算中 , 还要计算第) 一 −级 对于第 ) 一 5级的第∗轮迭代计 算 , 逆序 计算自该级的特定 排汽参 数/ 2 “ �) 一 −� 、 0∗ ! �,卜 5� 开始 , 它们由下式确定 �图 ( � , 和按 � 8 � 式确定0! ∗ ; ‘�) 一 0 � 、/ 2 ∗ ; ‘�) 一 5 � 后 �以∗ ; − 替换∗� , 再对第) 一 −级进行第 ∗ ; −轮迭代计算 , 才几 − −、∗。。 �) � 一 ,∗。 ( �) 一 Ε � − ? “。 �& � 即得第) 级喷嘴入 口和第) 一 的实际状态参数 0 。�) � : −( �) 一 − � : 0∗ 2 �) 一 − � − 级排汽 口 、 , 子内,了里、 、、5� � 。 ! ∀ # � ∃ ! 一 % ∀ “ � & ∃ ! 一 ∋ ∀ ( 一 ) ∀ ∗ , 了了 +++++ 在 , ∀ 、 − ∀ 两式中取 。. # / 0 / −大 卡+ 公斤 。 对尹最后级喷嘴入口动 能 的初值 1 ’。。 ∃ ∀ , 可赋以估算近似值或 赋 零 值 。 对 于其余各级 , 则以后一级的真 值 1。。 !∀ 作 为前一级的初值 1 ‘。。 ! 一 ∋ ∀ 。 这里要指出在逐级的循环计算中 , 对第 ! 级计算时还同时计算了第 ! 一 2 级 , 这并没 有浪费机时 , 因为已经获得了第 ! 一 2级的热 力过程真值 喷嘴入口为滞止参数 ∀ 。 那么 对第 ! 一 2级计算时 , 只要确定该级的喷嘴入 口功能 1。 。 ! 一 2 , 即完成了 该 级 的 全 部计 算工作 。 − 0 计算超音速叶栅入口汽流参数的直 接算式 拉 ∀∀ /3 图 ∗ 土算喷嘴入 口动能的过程 由超音速叶栅出口汽流参数计算入 口汽 流滞止参数 , 通常采用逐 次 逼 近 法 〔4 5 & 〕 , 但多级汽轮机的喷嘴和动叶叶栅几乎 都是收缩式通道 , 对于在超临界状态下工作 的收缩式叶栅 , 可以导出由叶栅出口汽流参 数计算入 口汽流滞止参数的直接算式 。 若汽流在收缩式叶栅通道的斜切部分内 膨胀 , 则膨胀起始特性线 工一 工在叶栅喉部 截面上 �图∃一。 � , 在膨胀终止特性 线 Φ一 Φ 截面上达到叶栅出口汽流参数 。 计算 按等 炳过程和用带流量系数的连续方程进行 �图 ∃ 一 1 � , Γ习中记 / 。 Η , Ι 6 Η为叶栅喉部的临界 压力和临界比容 , / ! , Ι ! ! 为叶栅出口的理想 条 谁压力和比容 , / 。 , 0。为待求的叶栅入 口 汽流 的滞止压力和烩值 , 按逆序法计算则已知嫡 值 Β 。 : “ , ϑ 拭Κ>一凡 图 ∃ 超音速叶栅入口滞止参数的计算 由气体力学可知 , 叶栅出口 理 论 流 速 Λ , Μ在膨胀终止截面Φ 一−−法向上的分速 , 等 于当地音速ΛΒ , 即 + 盛 / 。 Η 以 / 。 ! 二 氏币 。代入上式 , 即得 6 ! 二 、3 ∗ Ν + ( Ι 5 � Ο � � 8 � 帝 + ϑ 芝叶栅喉部的临界流速 Λ 。Η为 6 。 : Π3 ∗ Ν +。 Η Ι 6 Η + − 。· Η �立生� 而= 对Γ一Γ和 丑一 兀两个截面写连续方程 ( 、 二一气艺 6 , : 、订 几一二夕 ‘一 ‘入 十 − 式中∗为等嫡过程指数 。 � −> � 。 Θ ΛΒ Κ ! Θ , 认 ΗΚ甘 ‘ 协— 一 协 ’ = = =一 =一Ρ 一Μ Σ 6 Η � Τ � 式中! Υ 一流过叶栅通道的临界流量 # Κ 。 、 Κ ‘一分别为叶栅喉部和 截 面 亚 一 亚处的截面积 # 林、 俘尹一流量系数 , 可按 文 献 〔Δ 〕中 的图 − 一(> 查取 , 且可认为件 : 件尸。 由 � 了 � 、 � Τ � 两式和等嫡膨胀方程 / 砂 : 常数 , 可得 已知叶栅入 口汽流的滞止 压 力/ 。 和 嫡 值 Β。 , 可由水蒸汽状态参数子程序 , 计算叶 栅入口汽流的其它滞止参数 。 对级作逆序计算时 , 首先要判断该级的 喷嘴 �动叶 � 叶栅是否处于超临界工况 。 当 按叶栅喉部面积Κ 。 、 叶栅出口汽流 的 理想 状态参数 / , 、 Ι , Μ , 用连续方程计算的出口理 论流速 Λ 5 。二 Υ Ι , Μ加Κ 。 , 大干 按 � Ο �式 计 算的对应于出口状态参数的音速。 # , 则·表示 该叶栅处于超临界状态 , 可调用按上述算法 编制的子制序 , 计算叶栅入 口汽流的滞止参 数 。 二 、 逆顺序混合算法的正确 性和合理性 − 算法的正确性 算法的正确性是指对于一切 合 法 的 输 入 , 算法都能在有限次计算后产生正确的输 出 。 对于算法的正确性证明通常用穷举法 。 大量算例表明 ς ‘ 一 , 对于四个初 值 艺』, , ‘ 、 艺刁, ! ! ‘、 ,,Ι , 、 / ‘的一 切合法输入及其任 意 组合 ! , 对于高工况和低工况的一 切 合 法 流 量 , 以及对亚临界和超临界级的计算 , 都只 要通过四轮迭代计算 �即逆序计算和顺序计 算各四次� , 即可得到逼近真实热力过程的 满意结果 , 算例表明逆顺序混合算法的收敛 速度是很快的 。 这里由于篇幅限制没有列出 算例 。 混合算法的正确性在于 ! � − � 每轮迭 代计算都从已知的级后排汽参数 / ! �) � 、 0! � ) � 开始 , 这就保证了每轮迭代计算在级 的真实热力过程邻近进行 , 使迭代计算易于 收敛 !! � ( � 判断条 件 < −( “�) � 一 0! �) � Γ ? 。 , !是对 Δ 个迭代物理量 刃」, ∗ , , 艺刁,∗ 2 , ,场 , , / ∗逼近真值的综合判断 , 结合喷嘴和 动叶的连续方程与能量方程 , 可 以正确计算 喷嘴前滞止参数和动叶前压力 # � ∃ � 判断 条件 <,踢 , 一 ,≅ # “一 “ − ? 。! 是 对动叶入口动 能逼 近真值的直接判断 , 更充分地保证 由动 叶入口滞止压力确定实际压力的正确性 。 上 述的 � − � 、 � ( � 两条是保证混合算法正 确性的必要条件 , 第 � ∃ � 条则 是 充 分 条 件 。 关干低流量工况迭代计算的 收 敛 性 问 题 。 对干低流量工况 , 特别是当彭台门系数 在。∋ > (范围内, 叶栅通道进出口压力的差 值很小 , 其进出口压比微小的变化会使彭台 门系数有较大的增量 。 水蒸汽状态参数的计 算又不可避免有误差 , 计算压力的偏差使流 最迭代计算难以收敛 , 或甚至无法收敛 。 文 献 〔( 〕采用控制变量增量步长的方法 , 来 保证低流量工况迭代计算的收敛性。 作者则 以另一条途径 , 采用经过整定的三个水蒸汽 状态参数计算子程序 , 来保证对搞量迭式计 算的收敛性。 ’ · + ΩΓ 是由压力 +和嫡Ω求少舒的子程序 , +ΓΩ 为由压力和熔求嫡的子程序 , ΓΩ+ 为由洽 和 嫡求压力的子程序 。 所谓对三个子程序的整 定 , 就是要使这三个子程序所计算的值有很 好的重合度 , 或者说要严格控制它们的不重 合度 。 这样对热力过程同一状态的三个参数 / , 、 Β # 、 又− �图 Δ � , 用+Ω Γ求 0 , 后 , 能用 +ΓΩ还原到 & − , 以及用ΓΩ +还原到/ , 。 这样可 保证 由状态 5 �/ 5 、 Β , 、 0 , � 到状态( � / ! 、 Β # 、 0! � 的顺算 , 和由状态 ( 到状态 − 逆 算 的一致性 。 这种处理方式有效地保证了用混 合算法对低流量迭怅计算的收敛性 。 耳别了 图 Δ 整定示意图 ( 算法的合理性 比较逆序法 “ ’ ‘ ’和逆顺序混合 算法的 计算流程 , 可知后者更为合理 。 逆序法的主要间题是将五个 迭 代 物 理 量 ! 动叶余速损失 、 附加损失 、级的反动度 、 动叶入口动能 、 喷嘴入口动能 , 分成四层依 次嵌套进行迭代计算和判断 。 当内尽的迭代 物理最已经满足迭代要求后 , 再对外层的物 职量进行迭代计算时 , 会使原来已满足迭代 要求的内层物理量需要重新作迭代计算 。 这 不仅浪费机时 , 也是文献 〔( 〕所 指 出 的 “计算不能逐次迭代收敛而趋于发散” 的重 要原因 。 逆顺序混合算法的合理性 , 在于将迭代 物理量与判断条件中的物理量有选择地加以 区分 。 如判断条件 � Ξ � 、 � ( � 巾的宝( “�) � 并非直接迭代的物理量 。 同时四个迭代物理 量 刃刁, “, �) �, 刃刁, ∗ ! �) � , , ’# Ψ , �) � , / ∗ �) � 按迭代判断条件一次性同时置换 。 这样就使 得包括喷嘴入口动能的迭代在内 , 只有二层 嵌套迭代 , 仅为逆序法嵌套迭代层次之半 。 尽管混合算法中没有直接用反动度作为 迭代计算的钊断条件 , 但它自然满足对反动 度的迭代计算精度要求 ” ‘。 这 友明四 个 迭 代物理量是相互联系的, 左每轮迭代 中同时 进行置换是合理的 。 三 、 结 论 0兰顺序混合算法是作汽轮机变工况热力 核算的有效方法 , 它充分利用了计算机的特 点 , 摆脱 了逆序法中对多个物理量逐个迭代 和多层嵌套迭代的传统约束 , 将迭代嵌套层 次降低到最低限度 , 这就保证了迭代计算的 收敛性和快速性 。 、 参 考 文 献 Ζ− 乃胡德明 · 汽轮机变工况热力核算的逆顺序混合计 算法 , 鄂苏皖汽轮机专业首届学术交流会论文 − Τ 8 Ο年−>月 赶(〕林睦仁 , 沈琴芳, 汽轮机热力计算程序的几∀个门 题与两种程序结构方式的分析 , Θ 4 海 汽 轮 栩 , −Τ ∃ Δ 仁∃〕西安热工 研究所 西女交通大学 电子数学计算 机在汽轮机热力计算中的应用 仁Δ 〕华中工学吮 仁偏 , 汽抡机 电力 Θ [ 企出版 Α卜 − Τ 8 >年 红& − Η ∴萨莫依洛维奇 , ] ⊥特罗诺夫斯姨 沂 砚长仲 方译 汽轮机左非设计工 况下的运行 , 水电出版 子 万字的专著 《背压式汽抢机调 节》 , 以满足 广 大电厂工作考的需 一要。 该书内容丰富 、 实月 , 叙述由浅 入深 、通俗 易懂 , 充分注意理论与实 际的 紧密结合 , 是江苏南通市无哇 港电厂 田 钨年主任工程 师(> 多年来发表的 第三 本汽轮机调 节专著 。 该 书共 分十 查 , 这 十 京的题 日为 ! 一 、 背压式汽轮机及其调节系统的作用 # 一二 、 调 节系统的构造 及工作原理 # 三 、 调 节系统检谬工艺 # 四 、 调 节系统斧态持性 # 五 、 分态特性 试脸 , 六 、 静态特性的调整 # 七 、 安 全保 护措 施 # 八 、 安装和大修后的 整休调整 # 九 、 上汽 高压背压式汽枪机的调 节系统 # 十 、 杭 #气西 门子型背压 式汽轮机调节系统 。 该 书既适合电厂 的工人 、 技 术人 员阅读 , 也适合 电 力院 校 、 研究所 、 设计 、 制造部 门的同志术考 。 《汽轮机技水》编辑部