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
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。
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
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