鍋爐水冷壁溫度曲線

在燃煤發(fā)電過程中，鍋爐是一種重要的熱能動力設備。它通過在爐膛中燃燒煤粉釋放熱量，將水加熱成一定溫度（或壓力）的蒸汽，蒸汽再推動汽輪機旋轉并驅動發(fā)電機發(fā)電。鍋爐的主要受熱部分是水冷壁，通常由數(shù)排鋼管組成，分布于鍋爐爐膛的四周，其內部為流動的水，用于吸收爐膛中高溫燃燒產(chǎn)生的輻射熱量，水受熱蒸發(fā)產(chǎn)生高壓蒸汽。水冷壁的結構如圖1所示。本題旨在通過數(shù)學模型對水冷壁溫度曲線進行分析。

圖1 鍋爐水冷壁截面示意圖

在實際生產(chǎn)過程中，希望水冷壁的溫度變化盡可能平穩(wěn)，同時為保證安全，水冷壁溫度不宜過高，否則有燒壞的風險。按照實際經(jīng)驗，操作人員給出的水冷壁溫度超溫報警線為445℃。影響水冷壁溫度的因素有很多，包括鍋爐負荷、蒸汽溫度、蒸汽壓力、燃料量、水煤比等。本題中給出了10個具有代表性水冷壁管道的溫度值，采樣頻率為15s，共5000組數(shù)據(jù)，具體見附件1；同時給出了影響水冷壁溫度的153個輸入變量的5000組數(shù)據(jù)，其中包括111個操作變量和42個狀態(tài)變量（注1），具體見附件2。請利用這些信息和數(shù)據(jù)，建立數(shù)學模型解決以下問題。

統(tǒng)計分析各個水冷壁管道的溫度數(shù)據(jù)，并給出刻畫這些溫度時間序列數(shù)據(jù)變化情況的特征。

請對附件1中10個水冷壁管道的溫度數(shù)據(jù)曲線進行評價，確定其中的最優(yōu)工作曲線和最差工作曲線。

請利用附件1和附件2中的數(shù)據(jù)，分別建立10個水冷壁管道溫度變化規(guī)律的數(shù)學模型，并對模型效果進行評價。

第10個水冷壁管道溫度曲線如圖2所示，從圖中可以看出，在第3172個樣本點后水冷壁出現(xiàn)明顯的超溫現(xiàn)象，請基于給出的數(shù)據(jù)，分析并定位引發(fā)超溫現(xiàn)象的主要操作變量。

請針對第10個水冷壁管道溫度曲線超溫段建立優(yōu)化模型，給出該超溫段從第3172個樣本開始的最優(yōu)調節(jié)策略，滿足操控的變量數(shù)盡量少、操作變量的調控量盡量小、優(yōu)化調節(jié)后的工作曲線與問題2中的最優(yōu)工作曲線的特征盡量吻合。

圖2 第10根水冷壁管道溫度曲線時間序列圖

注1：
這里的操作變量，也常稱作控制變量，是指在鍋爐燃燒過程中，操作人員能夠根據(jù)實際生產(chǎn)的需要而進行調節(jié)的量；而狀態(tài)變量是用來描述鍋爐燃燒系統(tǒng)運行狀態(tài)的量，它的取值由相關檢測設備采集得到，操作人員無法進行直接調節(jié)。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的B题 锅炉水冷壁温度曲线 2021年第一届长三角高校数学建模竞赛的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。