换热网络运行特性分析及前馈控制.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：083101 换热网络运行特性分析及前馈控制 倪锦 崔国民 姜慧 胡向柏 姜涛 （上海理工大学 热工程研究所432 号信箱，上海， 200093） （021jeennea@） 摘要：本文建立了集总参数的单体换热器动态数学模型，建立了基于分级超结构的换热网络动态模型， 该模型考虑了流体物性变化，得到了不同形式扰动下换热网络的动态响应特性，同时基于前馈控制思 想，提出了如何调节公用工程实现精确控制，使得换热网络随时间和工况变动即时优化。 关键词：换热网络，动态特性，运行特性，前馈控制 0 前言 换热网络运行的合理性和高效性直接关系到工业系统的整体性能及节能水平。在实 [1-2] 际运行中，换热网络中的物流参数是不断变化的，系统的运行是动态过程 ，传统的 针对于某一固定的、稳态的设计工况而设计的换热网络尚不能适应系统长期的原材料成 [3-4] 本变动、产品牌号变动及更新以及实际运行中的工况变动等问题 。通过模拟换热网 络的运行，分析实际运行时换热网络的动态特性与运行特性，利用公用工程实时调节， 可以很好的实现换热网络随时间和工况变动即时优化。 本文正是从换热网络运行的角度出发，建立单体换热器的动态数学模型与基于分级 超结构的无分流换热网络的动态模型，通过模拟换热网络的运行，得到换热网络运行的 特性，通过分析运行特性，从前馈控制方法的角度实时调节公用工程，实现换热网络随 时间和工况变动的即使优化。 1 单体换热器的动态模型 对于一个稳定运行的系统，在自身参数发生变化或外界扰动作用下，系统必将经历 从一个稳态过渡到另一个稳态的过程。基于稳态模型的换热器模型只能反映扰动发生 后，换热器出口参数达到稳定后的数值，而不能反映扰动发生后换热器出口参数的动态 响应，不能得到换热器实际运行时的运行特性。利用换热器动态模型可以得到扰动发生 后出口参数的响应曲线，通过研究扰动后换热器的动态特性，得到运行特性，据此来调 整换热器控制参数，提高抗扰动能力，使得换热器的运行能够实现即时优化。 不同的换热器具有不同的描述其动态行为的微分方程, 本文基于控制质量法给出了 换热器集总参数模型，该模型考虑了金属壁面的热容以及流体物性。模型如下所示。   Tci Tco t  d M C    m pm d M c Cpc Tco (t)  2        （1） Fq t mc t Cpc t Tci mc t Cpc t Tco t  dt dt   Thi