图1　模块和模块化热力系统

图2　分流三通 在分流三通（图2）中，有如下关系： f(m₁,m₂,m₃)=0 此关系有几种表达式，其中一种为： m₁=m₂+m₃(2-1) 当已知m₁，m₂，求m₃时，令m₁=m₁*，m₂=m₂*，m₃=m₃′，带入式（2－1）：则m₁′=m₂*+m₃′（2－2） △m=m₁*-m₁′（2－3）式中：*—给定值；　　　′—任意假定值（待定变量）。如果△m＝0，则m₃′成为真实解。如果△m≠0，则修正m₃′，反复上面的过程，一步步逼近最终解。当已知m₁,m₃，求m₂时， 令 m₁=m₁，m₃=m₃*，m₂=m₂′，带入式（2－1）,仍可得式（2－2）、（2－3）： m₁′=m₂′+m₃* △m=m₁*-m₁′ 当△m＝0，则m₂′成为真实解。这样就提供了求解这两个问题的途径，即 min△m₂ s.t△m＝0 采用一个合适的优化技术，可让△m一步步逼近于0，上述问题的假定值就一步步逼近于最终解。这样，对于同一数学模型，求解不同的问题采用了相同的模式。求解分流三通的流量问题可用图3表示。

图3　分流三通流量问题示意图 将这一概念加以扩展，可得到热力设备模块的一般模式，用图4表示：

图4　一般模块的示意图 图注：j－第j种设备；zj－未知矢量；kj－表征设备特征的常数矢量；uj*－表征设备当前特征的矢量；yj*－已知矢量；σ△fj²－等式差值的平方和；△fj－等式差值矢量。 3　模块构成热力系统的方法 模块构成热力系统的实质，是确定热力系统中各模块间的质量和能量传递关系，为实施计算提供必要的信息（计算规模，待定变量，常数量，输入量，输出量）。模块构成热力系统的最佳形式，应是模块图形化，由图符和连线构成系统，这样构造的图形与机组实际的热力系统图非常相似，在系统图上面向模块可准确地输入有关的信息。 4　热力系统模块化的数学计算方法 通过模块的建立和系统的构成，可得到描述热力系统的一套方程，求解这套方程即分析计算热力系统。目前比较成熟的热力系统数学计算方法是：将所有模块的未知量作为待定变量，从一组初始值开始，用非线性规划的技术求解，所有待定变量同时逼近最终解，直至满足要求的精度。它的优点是：提供了计算的灵活性，不需要人工确定计算过程，计算速度快。 5　热力系统计算分析模块化方法的应用实例 使用模块化方法对热力系统进行分析是很方便和快捷的，目前已有多个外国公司推出基于模块化方法的商业软件包，德国sofbid公司的ebsilon professional软件是其中比较成熟和使用方便的。 ebsilon professional是德国sofbid公司推出的基于热力系统计算分析模块化方法的商业软件包，目前已经开发出87个模块，包括锅炉、汽轮机级组、燃气轮机级组、凝汽器、加热器、水泵、除氧器、发电机、冷却塔、三通管道...等等，并且平均每年新开发2～3个模块，使用这些模块可以构建任一类型的电厂系统图； 并采用图形化界面，所有对象图形化：模块 、管道、标注数据的十字和文本框，用户可以根据模块的外形就知道该模块代表的设备，系统构成一目了然，并且可根据需要在图上标注出数据和备注文字。使用ebsilon professional软件计算分析一个100 mw机组的热力系统。 1） 选择适当的模块和管道，构建出一个100 mw机组的热力系统图（见图5）。 2） 根据试验结果给定各个设备模块的特性参数，模拟出一个真实的系统。 3） 根据研究需要，改变系统中的某些参数（如初参数，背压，循环水进水温度，加热器温升，轴封漏汽量等等），重新计算出机组的最终出力，进而计算分析出对机组经济性的影响。 ① 循环水进水温度改变对机组经济性的影响。

图5 构建好的100 mw机组热力系统图

图6 循环水进水温度由20℃变为25℃ 循环水进水温度设计值为20 ℃，热耗为8 841.428 6 kj/kg（见图5）。如果闭式循环系统的冷却水塔运行恶化，改变循环水进水温度输入值为25 ℃，在其他参数不变的情况下，计算出机组热耗为9 009.684 5 kj/kg（见图6）。 ② 加热器温升不足对机组经济性的影响。1 号高加的设计温升为38 ℃，出水温度为198.6 ℃，热耗为8 841.428 6 kj/kg（见图5）。如果1号高加的温升不足，只有30 ℃，改变1号高加出水温度输入值为190 ℃，在其他参数不变的情况下，计算出相应的热耗为8 870.738 6 kj/kg。 ③ 机组初参数改变对机组经济性的影响。在额定负荷下，机组的初参数设计值为8.826 mpa/535 ℃，设计热耗为8841.4286 kj/kg。改变主汽压力输入值为9.2 mpa，主汽温度输入值为530 ℃，在其他参数不变的情况下，计算出相应的热耗为8 834.785 7 kj/kg。由以上可以看出，运用热力系统计算分析的模块化方法，可以很方便、直观地对热力系统进行计算分析和运行优化。 6　结束语 热力系统计算分析的模块化方法的正确性是无疑的，目前已有基于这种模块化方法的商业软件包推出，用户运用该软件进行热力系统的各种计算分析和运行优化，并根据结果完善系统，取得了较好的经济性。