(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111366814.3 (22)申请日 2021.11.18 (71)申请人 国能承德热电有限公司 地址 067102 河北省承 德市双滦区滦河镇 滦河电厂院内 （游泳馆二楼） 申请人 东南大学 (72)发明人 石建良　钟文琪　牟超　黄国顺　 陈曦　周冠文　曹元昊　 (74)专利代理 机构 北京德崇智捷知识产权代理 有限公司 1 1467 代理人 郝雅洁 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种风道模 型交互式系统、 风道 流量计算及 均衡优化方法 (57)摘要 本发明涉及一种风道模 型交互式系统， 包括 用户交互模块、 数据接入模块、 风道组件库、 风道 编译模块、 风道计算模块和配风优化模块。 还涉 及一种风道 流量计算及均衡优化方法。 风道编译 模块根据用户交互模块输入对象锅炉的风道结 构数据调取风道组件库中相应部件的三维模型 和阻力特征， 构建风道整体三维模型， 同时将阻 力特征编译成风道整体阻力计算模 型， 将数据接 入模块传入的风机风量与风门挡板开度等关键 运行数据转化为边界条件。 风道计算模块接受风 道整体阻力计算模型结合边界条件， 计算当前工 况下各配风口风量和风速数据。 配风优化模块以 配风均衡性为目标给出各配风口挡板开度优化 建议。 本发 明实现了不同工况下风道精确均衡配 风， 保证燃烧安全。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114282314 A 2022.04.05 CN 114282314 A 1.一种风道模型交互式系统， 其特征在于， 包括用户交互模块、 数据接入模块、 风道组 件库、 风道编译模块、 风道计算模块和配风优化模块； 所述数据接入模块， 用于接入电厂DCS系 统数据， 并提取DCS系 统数据中关键运行数据 传输给所述风道编译模块； 所述用户交互模块， 提供输入和显示功能， 接收用户输入的结构数据， 并传输给所述风 道编译模块； 所述风道组件库， 用于储 存结构部件的三维模型和阻力特 征； 所述风道编译模块， 将接收到的所述关键运行数据转化为边界条件 并传输给所述风道 计算模块； 所述风道编译模块， 将所述风道结构数据作为依据， 从所述风道组件库中调取相应结 构部件的三维模型和阻力特征， 生成风道整体三维模型并传输给用户交互模块显示给用 户， 同时编译生成风道整体阻力计算模型并传输给 所述风道计算模块； 所述风道计算模块， 根据接收的所述风道整体阻力计算模型以及所述边界条件， 采用 风道流量计算方法计算当前工况下各配风口风量和 风速数据并分别传输给用户交互模块 和所述配风优化模块； 所述配风优化模块， 接收由用户交互模块输入的优化目标， 并根据所述当前工况下各 配风口风量和风速数据， 采用风道流量均衡优化方法， 对各配风口挡板开度进 行优化， 并将 优化后的各配风口风门挡板开度数据分别传输给用户交 互模块以及电厂DCS系统； 电厂DCS系统依照优化后的各配风口挡板开度数据， 调节各配风口风门挡板开度， 实现 配风均衡优化。 2.根据权利要求1所述的风道模型交互式系统， 其特征在于， 所述关键运行数据包括： 锅炉负荷， 各风机的转速、 功率、 动叶角度和导叶角度， 风道压力以及各配风口风 门挡板开 度。 3.根据权利要求1所述的风道模型交互式系统， 其特征在于， 所述用户交互模块接收的 用户输入的结构数据包括结构部件的类型、 尺寸、 表面 粗糙程度、 连接方式与相对位置 。 4.根据权利要求1所述的风道模型交互式系统， 其特征在于， 所述风道 组件库储存结构 部件的三 维模型与阻力特征， 所述结构部件包括： 方管、 圆管、 直管、 弯管、 Y形管、 T形管和变 径管。 5.根据权利要求1所述的风道模型交互式系统， 其特征在于， 所述用户交互模块的显示 介质包括显示屏、 虚拟现实装置或增强虚拟现实装置 。 6.根据权利要求1所述的风道模型交互式系统， 其特征在于， 所述用户交互模块的用户 交互方式包括鼠标键盘指令、 手势、 动作或语音。 7.一种燃 煤锅炉风道流 量计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1.根据各个结构部件的类型、 尺寸、 表面粗糙程度计算形成对应的阻力系数公式， 作 为结构部件的阻力特 征保存在风道组件库中； S2.用户将需要计算的目标风道分解为不同的结构部件， 并通过用户交互模块输入各 结构部件的类型、 尺寸、 表面 粗糙程度、 连接方式与相对位置信息； S3.风道编译模块根据用户输入的各结构部件的类型、 尺寸、 表面粗糙程度， 从风道组 件库中提取对应的阻力系数公式， 计算各 结构部件的阻力系数；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114282314 A 2风道编译模块根据用户输入的各结构部件的连接方式与相对位置， 分析各结构部件的 串并联关系， 确定需要求解的各配风口风量和风速， 根据质量守恒、 能量守恒与动量守恒对 风道的气 体流动过程构建流量 ‑阻力微分方程组， 将所述流量 ‑阻力微分方程组作为风道整 体阻力计算模型传输给风道计算模块； S4.数据接入模块从电厂DCS系统获取当前关键运行数据并传输给风道编译模块， 风道 编译模块将接收到的关键运行 数据转化为边界条件并传输给风道计算模块； S5.风道计算模块对流量 ‑阻力微分方程组进行离散， 转化为代数方程， 然后数值求解 计算所需的各配风口风 量和风速并输出。 8.一种燃 煤锅炉风道流 量均衡优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)采用燃煤锅炉风道流量计算方法计算当前各配风口风量和风速， 计算各配风口风量 和风速的方差， 以方差为0作为优化目标， 以各配风口风门挡板开度作为被优化 量； 2)采用遗传算法进行风道流量均衡优化计算： 以当前各配风口风门挡板开度为基准加 上随机上 下波动生成多组新的各配风口风门挡板开度； 3)采用燃煤锅炉风道流量计算方法计算多组新的各配风口风门挡板开度下各配风口 风量和风速， 并计算每组风 量和风速的方差； 4)找出风量和风速的方差接近于0的几组各配风口风门挡板开度， 进行线性组合和随 机上下波动， 再生成一组新的各配风口风门挡板开度； 5)重复步骤2)至步骤4)， 直到获得符合要求的各配风口风门挡板开度并输出， 完成风 道流量均衡优化。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114282314 A 3