鍋爐水冷壁溫度曲線

在燃煤發電過程中，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電機發電。鍋爐的主要受熱部分是水冷壁，通常由數排鋼管組成，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生的輻射熱量，水受熱蒸發產生高壓蒸汽。水冷壁的結構如圖1所示。本題旨在通過數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

在實際生產過程中，希望水冷壁的溫度變化盡可能平穩，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組數據，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組數據，其中包括111個操作變量和42個狀態變量（注1），具體見附件2。請利用這些信息和數據，建立數學模型解決以下問題。

統計分析各個水冷壁管道的溫度數據，并給出刻畫這些溫度時間序列數據變化情況的特征。

請對附件1中10個水冷壁管道的溫度數據曲線進行評價，確定其中的最優工作曲線和最差工作曲線。

請利用附件1和附件2中的數據，分別建立10個水冷壁管道溫度變化規律的數學模型，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明顯的超溫現象，請基于給出的數據，分析并定位引發超溫現象的主要操作變量。

請針對第10個水冷壁管道溫度曲線超溫段建立優化模型，給出該超溫段從第3172個樣本開始的最優調節策略，滿足操控的變量數盡量少、操作變量的調控量盡量小、優化調節后的工作曲線與問題2中的最優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，操作人員能夠根據實際生產的需要而進行調節的量；而狀態變量是用來描述鍋爐燃燒系統運行狀態的量，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。

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。

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