1给水系统的建模对象
热电厂配备9炉6机10泵，其中：
18锅炉额定容量为220t/h，9锅炉容量为410t/h；60MW抽汽凝汽式汽轮机，除1机组为单抽机组外，其余为双抽式机组；1、8、10给水泵为变速泵，其余为定速泵，前6台的额定流量为320t/h，后4台为440t/h.
在正常运行时，各机组除氧水箱中的出水经低压冷给水母管相互连通，各台给水泵从该母管中取水。
给水升压后，经高压冷给水母管相互连通，各汽轮机组的高压加热器从该母管中取水。给水加热后经高压热给水母管相互连通，各台锅炉(电站锅炉加工运行)从该母管中取水。
在一般情况下，低压冷母管是畅通的，它与除氧器之间的阻力管段很短，而且各除氧器的上端通过汽母管相连通，保证各台除氧器的压力和水位处于同一个级别。因此，仿真系统以除氧器压力作为给水系统的起点，其压力被设定为0.587MPa.锅炉在正常运行时，汽包压力为10.8MPa，该值作为系统的末端压力固定。组成给水系统的APROS模型有节点、管道、泵、阀门、加热器等。每个模型都有独立的属性参数，通过连接构成直管段、三通、泵组、给水调门，从而在管网中进行迭代计算。
1.1管段模型
管段模型由管道和连接点模型组成。连接点模型的输入属性包括压力、温度、比焓和干度等，比焓在温度给定的情况下可以由系统内部的水蒸气性质表计算。管道模型的输入属性包括管道长度、通流面积、粗糙度和局部阻力系数等，其流量、压损的计算遵循流体力学中的伯努利方程，如式（1）和式（2），两连接点间的压力损失为沿程压损和局部压损之和。
Apros中提供的管道模型为直管道、弯管和三通模型需要采用外接模块External导入C++程序，向管道模型输出局部阻力系数，以校正其流量。
模块中的函数采用局部阻力系数的拟合公式，输入信号为流量和介质温度。单条管道的模型如所示，弯管的模型如所示。
三通的模型采用3条直管和1个节点的连接方式建立，由于三通内管道的流量和流向是变化的，阻力系数的确定较为复杂。在Apros仿真系统中，当终计算结果与所画管道模型方向相反时，流量的输出值为负。因此，根据设计流向的三通模型和Apros初步计算的流向来确定每个支管的局部阻力系数并赋予各支管。这里需要说明的是，由于流量信号是连续的模拟信号，阻力系数也会随流量的变化不断刷新，在较为复杂的管路中会出现计算不收敛的现象，因此，可根据时间情况将各支管的局部阻力系数采取间隔赋值<4>。
1.2给水泵模型
给水泵是管网系统中重要的一个环节。
Apros中的给水泵模型根据扬程与流量的关系曲线来模拟管段内流量和压力的变化。为准确反应泵的特性，在仿真前都需要在现场对每台给水泵做性能试验，包括扬程-流量、功率-流量、效率-流量的关系以及各台给水泵的流量与其出口至母管压损的关系。
由于试验条件的限制，这些关系不能在一个较大流量范围内获得，所以，在Apros中输入泵的特性参数点时，可适当按试验结果拟合出测量流量范围外的特性参数，以避免母管压力在计算过程中由于压力过低或过高造成的管网模型不收敛的现象。本文使用的给水泵模型（如所示）是BasicPump，为了避免出现倒流现象，在其出口加了一个逆止阀门。调试时，要注意截止阀全开情况下的损失设置。
1.3高压加热器模型
Apros提供的加热器模型有叉流型、顺流型、逆流型和凝汽型。高压加热器具有过热段和凝结段（该厂高压加热器没有疏水冷却段），仿真时采用逆流型与凝气型连接来模拟高压加热器内的换热过程<4>。加热器的属性主要为结构参数，包括管道平均长度、根数、管排数，壳侧流程，通流面积等，通过这些参数可以求得管侧和汽侧的雷诺数、普朗特数，从而计算出各侧的换热系数。系统在迭代计算时以入口点的参数为起点通过（效能-传热单元数法）确定加热器内部传热量和各侧出口点的温度<5>。加热器疏水段设有控制阀，阀门由PI调节器根据加热器水位信号控制。高压加热器模型如所示。
1.4锅炉给水调门至汽包的管路
由试验可知，220t/h锅炉给水管路压差在0.250.35MPa之间波动，410t/h锅炉给水管路差压在0.30.6MPa之间波动，将此关系赋给Apros中的管路模型，由对应的给水量和汽包压力便可计算出给水调门后的压力。锅炉的进水量利用PI调节器和一个控制调节阀模型来控制，能简单地调节锅炉负荷变化，达到模拟给水调门至汽包的管路特性的效果，仿真模型如图所示。
1.5给水系统仿真结果的验证
管网模型搭建完毕后，为了方便设置和监视系统中的重要的参数，本文将管网的一些主要运行参数集中起来，单独做了一个类似于电厂DCS控制界面的仿真参数监视和控制界面。从中获取的数据与真实运行参数相比较以验证管网模型的准确性和可靠性。
由于每台泵至母管的管道尺寸、形状大致相同，所以，取
2泵给水单元的参数作为参照。对比结果表明仿真数据是准确的。
在检验了泵的工作特性和管路特性后，还需验证母管至调门后的管网模型，主要验证参数包括母管压力、给水调门前后压力以及泵的出口压力。管压力、给水调门前后压力以及泵的出口压力。本文根据近期运行参数进行仿真计算与实际记录结果比较，从可以看出仿真模型能准确反映管网的运行特性。由于给水系统本身有些测点误差就很大，所以，仿真值与实际值有所出入是在所难免的。
2给水系统的优化
2.1给水泵布置方式影响高压加热器给水流量分配
本文研究的给水系统完全按照阻力特性进行给水分配，管道阻力特性和给水泵组合方式是这种自然分配方式下的高压加热器流量主要影响因素。给水泵采用均匀间隔开启和不均匀（开启管网一端的给水泵）进行仿真计算，2种组合方式分别为2/4/6/ 8/10和6/7/8/9/10，变速泵的勺管开度一致，每台锅炉给水负荷一样。
流量偏差是指所求高压加热器流量与所有高压加热器流量的平均值的相对偏差。在相同的给水负荷下，当给水泵采取比较均匀的开启方式时，高压加热器流量分配较为均匀，流量偏差在15之间，当给水泵采取偏离一端的开启方式时，高压加热器流量分配偏差较大，流量偏差在1135之间，严重影响的了汽轮机的做功效率。
2.2给水泵优化组合
在满足锅炉总供水量的情况下，对各台泵进行启、停试验，计算不同组合下的泵组功耗。从下面的表格可以看出，在3锅炉停炉且总进水量为1813.8t/h的运行工况下，启、停不同的给水泵，总电耗相差是很大的，大与小值相比差别可达到1560kW.比较之后的结果，开启1（勺管开度80）、3、5、7、8（勺管开度90）给水泵为经济，总耗为8400.05kW.这与电厂实际运行时候的总电耗8546.24kW相比节省了146.19kW.从对高压加热器和给水泵的分析可以看出，不均匀开启管网的阻力系数大，使给水泵的功耗增加，且高压加热器流量分配不均匀影响汽轮机做功，所以，应尽量保证给水泵的均匀开启。变速泵比定速泵对管网的变化反应更灵敏，且调节时能耗低，所以，应保证每次组合有1台变速泵的运行并尽可能保持其额定转速。
3结论
（1）通过Apros仿真软件对某电厂给水系统进行建模，为分析母管制给水系统的经济性运行提供了一个很好的方法。该模型采用图形建模，形象直观，操作起来简单方便；各模块有独立的计算程序，自动化程度高；通过仿真结果与实际运行参数比较，表明其准确程度能满足工程需要。
（2）在相同的给水负荷下，当给水泵采取比较均匀的开启方式时，高压加热器给水流量分配较为均匀，不会对汽轮机做功产生较大影响。当系统接入汽轮机模型后，还能计算出各汽轮机的效率，完善给水分配对整个机组影响的分析。
（3）在模型中，通过对给水泵的启、停操作可以得出不同给水泵组合方式下的电耗。使给水管网的运行更加经济和灵活。仿真表明，运行中应尽量保证给水泵的均匀开启以及变速泵的启用。对于具体的使用，还需参照工厂的实际运行状况。
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