水力机械系统模块化仿真模型的特点
2017-11-14 16:34:29

基于仿真支撑平台所建立的抽水蓄能机组模块化仿真模型具有下列特点:

1、层次化的模型结构:层次化是组织和建立复杂系统模型的有效方法,由“上”至“下”逐层分解整个系统直到最基本的广一水泵设备部件和过程单元,依照模块化分解的结果从“下”到“上”逐层建立各子系统模型直至集成一个完整的系统模型,模型层次清晰,结构完整,便于建立、修改和调试系统模型。


2、模块化:实现对模型的重复利用以及模型通用化的基础是模块化,每个可重复利用的模型均以易于分离的方式独立存在,各模型之间通过标准的输入/输出接口进行相互定义及连接;构成模型的每个仿真模块均具有独立的物理功能和数学独立性,其内部与外界的数据通讯有明确的接口和边界,从而使整个系统模型便于分解和组合。


3、参数化:算法是对实际系统中具有相同或相似结构、特性、现象的设备部件和过程单元的抽象描述,具有抽象性;算法在水泵参数化过程中,广一水泵厂根据具体对象的设计数据和特性数据等有关资料赋予不同的参数(如固有系数、初始参数、积分步距等),生成可以模拟特定对象的仿真模块。


4、仿真模块的自动拼接:每个仿真模块均具有标准的输入、输出接口,模块的输出参数具有唯一的变量定义,一个复杂系统仿真模型的实时数据库由数十万乃至百万个不同名称的参变量组成。各个模块之间以及由模块组成的子系统模型之间的连接组合均通过这些参数变量名自动完成,模块拼接与拆装和模块内部的结构和形式无关。


在仿真支撑平台中,一个完整的热力系统或水力机械系统仿真模型是由相对独立的过程设备模型和流体网络模型有机结合而成,流网模型的特性直接影响整个系统的建模过程和仿真模型的静态精度及动态特性,在系统建模过程中占有重要地位。


流体网络模型主要仿真管网中各节点工质压力以及各节点连接支路上工质流量的静态和瞬态特性,由于广一管道泵系统管网中主要的工质是不可压缩的水流,故不需要模拟汽-液或液-固等两相流动的内部详细变化过程,因此可将整个流网看成由节点和相应连接支路组成,两个节点和连接这两个节点的有向支路即构成一个流体网络单元。根据上述理念,将水机系统流体网络分解为两个最基本的单元,即水头(由于抽水蓄能机组中做功的工质是水流,且其能量的转换主要是将水流的势能转换为水流的动能,所以在抽水蓄能机组中的流体网络模型主要仿真水力管网中各节点的水流势能,也可称为压头)节点和流量支路,分别建立这两个基本单元的通用算法和仿真模块,水头节点模块反映了节点的质量守恒,流量支路模块反映了各支路的动量平衡。按照流体网络的拓扑结构将整个系统流网分解成各个子网,再进一步将子网进行分解,直至分解成单独的网络单元。建模时,以水头节点和流量支路模块作为构建各网络单元模型的基础,以网络单元模型参数变量连接的方式构筑子网模型直至完成整个水机系统流体网络模型的建立。

 


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