電站機組正向著大型化和復雜化方向發(fā)展，應用傳統(tǒng)方法對電站機組進行研究很難滿足其時間和精度上的要求，隨著科學技術的飛速進步，應用計算機對電站機組進行模擬分析、優(yōu)化設計已成為人們解決電站實際問題的一個十分重要的手段．美國電力研究所(EPRI)研制出了一種通用的、使用方便的、有效的電站機組的動態(tài)特性和運行分析的軟件包MMS( Modu-lar Modelling System)即模塊化建模系統(tǒng). MMS問世后，在全世界得到了廣泛的應用．1996年以前的MMS版本僅包括非實時模塊，只適用于電站工程分析．在2004年，由重慶大學“211”項目引進的MMS最新版本中，它不但保持了MMS原有的風格，而且，還包括了適應于電站仿真培訓的實時模塊．為了研究MMS中新添加的實時模塊的性能，以內(nèi)蒙古達拉特旗發(fā)電廠330MW機組亞臨界自然循環(huán)鍋爐為研究對象，分別使用MMS實時和非實時模塊建立了亞臨界自然循環(huán)鍋爐動態(tài)模型，對實時和非實時動態(tài)模型進行了研究比較。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、實時模塊的性能特點
1.1MMS概述
    MMS主要用于電站工程分析、預測系統(tǒng)動態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性、診斷設備異常、培訓電站運行人員等．MMS有以下主要優(yōu)點：1）使用者可以從預先確定的電站部件模塊庫中選用模塊，快速建立電站系統(tǒng)模型進行仿真運行，適用于快速建模．2）每個模塊都包含了描述其特性的所有控制方程，模塊具有很好的通用性，只要模塊接口規(guī)范，相互連接，可以構成更大的仿真模型．3）模塊可以通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫的計算子程序來執(zhí)行模型穩(wěn)態(tài)初始化的計算，這些計算被稱為自動參數(shù)化，避免了模型初始化時重復、枯燥的手工計算.4）系統(tǒng)集成了圖形建模、ACSL語言及MATLAB控制特性分析工具等，極大的方便了使用者．5）每個部件模塊都進行了驗證，提高了整體計算精度，能夠保證以其構成的系統(tǒng)仿真模型具有很高的精度．6）可以通過在線幫助得知模塊的功能信息．7）新添加了實時模塊，使用者可以通過實時模塊來建立電站培訓仿真器模型．
1.2 MMS實時模塊與非實時模塊的區(qū)別
    文中所闡述的實時模塊其實是超實時的，實際過程對象的變化受很多因素影響，為了能實時地仿真實際變化過程，用實時模塊建立的模型，其響應速度必須比對象實際的過程要快才能達到與實際對象同步的效果．非實時模塊由于受其算法的局限，不能達到實時的效果．
1.2.1壓力一流量方程解算法的不同
  實時模塊與非實時模塊在壓力一流量方程的解算方法上有很大的不同．下面結(jié)合流體的控制微分方程來說明，流過管道截面流體的控制微分方程為
1.2.2壓力一流量方程解算的過程不同
    MMS非實時模塊包含其所有控制方程的代碼，而實時模塊不是這樣．實時模塊是用代數(shù)方程解算器把流動方程和動量方程合起來解算．MMS實時模塊給解算器提供信息，解算器需要計算通過模塊的流量就把流量作為模塊的人口端和出口端壓力的函數(shù)．解算器使用這些信息來羅列一個完整的流體網(wǎng)絡的方程組，信息的補充是通過邊界條件模塊來補充的，解算器解算方程組得到流體網(wǎng)絡的壓力和流量．編碼一個MMS實時模塊，需要知道通過壓力一流量解算器的信息和壓力一流量解算器輸出的信息．壓力一流量方程組是由在每一個內(nèi)部節(jié)點流量總和為零的限制方程組成；在這里，一個內(nèi)部節(jié)點被定義為一個無體積的點作為流體網(wǎng)絡支流的連接點．支流的流量是每一個支流末端壓力的函數(shù)，支流的流導系數(shù)和其它相關的流動參數(shù)是已知的，邊界壓力是已知的；未知的內(nèi)部節(jié)點的壓力可以得到，對于每一個內(nèi)部節(jié)點，有一個方程和一個未知壓力；非線性方程同時求解可得到所有內(nèi)部節(jié)點的壓力．所有內(nèi)部節(jié)點的壓力得到之后，通過每一個支流的流量就可以由壓力來計算，方程組的求解采用的是變化的牛頓一拉費森法，對于每一次迭代，非線性方程被重新線性化并直接求解。
   非實時模塊和實時模塊之間的差別僅適用于那些模擬流體流動的模型，非實時模塊僅通過比鄰的模塊傳遞和接受信息來計算壓力和流量；實時模塊給一個獨立的解算器傳遞信息，解算器同時對一個流體網(wǎng)絡各分支的壓力和流量進行計算。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
1.3 MMS實時模塊的類型
    1)外部節(jié)點（邊界節(jié)點）．外部節(jié)點代表壓力已經(jīng)給定的邊界條件；模塊是外部節(jié)點的例子是LEFTR（輸入邊界模塊）和RIGHT(輸出邊界模塊)．
    2)內(nèi)部節(jié)點，內(nèi)部節(jié)點代表的是無體積點，這些點連接多重分支．內(nèi)部節(jié)點的壓力是未知的，內(nèi)部節(jié)點的壓力是通過流量解算器求得的．對于內(nèi)部節(jié)點，壓力一流量解算器使用的控制方程是一個代數(shù)方程，它代表流人節(jié)點總和的關系式為零；因此，對于每一個內(nèi)部節(jié)點，有一個未知的壓力和一個代數(shù)方程，模塊是內(nèi)部節(jié)點的例子是UJUNC（具有多個輸入和輸出的連接模塊）．
    3)I型阻力型模塊．I型阻力型模塊可以串聯(lián)起來，因此，在2個節(jié)點之間，一個或更多的I型阻力型模塊可以被相互連接形成支流，節(jié)點可以是外部節(jié)點也可以是內(nèi)部節(jié)點；I型阻力型模塊的實例是PIPE（管道模塊）．
    4)Ⅱ型阻力型模塊，Ⅱ型阻力型模塊也代表一個流動路徑，但是它們的控制方程要求它們的入口和出口必須直接連接到一個節(jié)點上，這個節(jié)點可以是內(nèi)部節(jié)點也可以是外部節(jié)點；換而言之，Ⅱ型阻力型模塊不可以像I型阻力型模塊那樣串接．Ⅱ型阻力型模塊的實例是TURBR(汽輪機反動級模塊)．
2仿真對象概述
    所建模仿真對象為內(nèi)蒙古達拉特旗發(fā)電廠330MW發(fā)電機組鍋爐，鍋爐額定蒸發(fā)量為936.5 t/h，過熱蒸汽壓力為17.65 MPa，過熱蒸汽溫度為541℃，汽包壓力為19.53 MPa.該鍋爐型式為單汽包、單爐膛、亞臨界參數(shù)、一次中間再熱，自然循環(huán)水管式煤粉爐．使用東勝煙煤，鍋爐采用旋流燃燒器，固態(tài)排渣，平衡通風．設計燃燒最低穩(wěn)燃負荷35% MCR．
3、對象的仿真模型
    頂棚過熱器與包墻過熱器合并用一附加受熱面代替．布置在尾部豎井煙道內(nèi)的2個低溫過熱器采用一個對流受熱面模塊進行模擬，為了能更加清晰地對實時和非實時模型做比較分析，文中對實際系統(tǒng)做了很大的簡化，簡化后的仿真模型如圖1所示，圖2和圖3分別為在MMS仿真環(huán)境下的非實時和實時模型連接圖．
4、仿真試驗及動態(tài)特性分析
筆者在做仿真試驗時，非實時模型采用0.05s的時間步長，實時模型采用0.5 s的時間步長，實時模型為了達到實時的效果，采用了大時間步長，其精度要比非實時模型稍差一點，但其誤差在允許范圍之內(nèi)，下面列出了在兩種擾動狀態(tài)下的非實時和實時模型的部分仿真結(jié)果．
4.1燃料量階躍擾動-5。
    穩(wěn)定運行100 s之后加入-5%燃料量階躍擾動，主要響應的動態(tài)曲線如圖4和圖5所示，仿真試驗時解除所有控制系統(tǒng)．
    如圖4所示，由于換熱量減小，在其它條件不變的情況下，產(chǎn)汽量必將減小，這樣汽包的蒸汽比例降低，汽包壓力將逐步減小并最終趨于穩(wěn)定．對于實時模型其壓力變化比較平緩，非實時模型和實時模型相比，其壓力變化要劇烈一些，
    隨著汽包壓力和過熱蒸汽壓力的下降，過熱蒸汽流量開始減少，隨著壓力逐漸趨于平衡，流量最后趨于穩(wěn)定．從圖上可以看出，實時模型流量的變化較平緩，非實時模型流量變化較劇烈，主要是由于非實時模型的壓力變化較實時模型大一些．
4.2給水量階躍擾動- 5%
    穩(wěn)定運行100 s之后加入-5%給水階躍擾動，主要響應的動態(tài)曲線如圖6和圖7所示，仿真試驗時解除所有控制系統(tǒng)．
    由于給水量階躍減少，在蒸發(fā)量不變的情況下，必然導致上升管出口蒸汽干度增大，汽包壓力逐漸升高，最后趨于穩(wěn)定，對于實時模型，其壓力變化幅度較非實時模型要小一些，非實時模型壓力變化大一些．
隨著汽包壓力和過熱蒸汽壓力的升高，過熱蒸汽流量開始增加，隨著壓力逐漸趨于平衡，流量最后趨于穩(wěn)定．對于實時模型過熱蒸汽流量的變化要比非實時模型小一些，主要是由于實時模型的壓力變化較非實時要小。
5、結(jié)論
  通過試驗驗證，實時模型和非實時模型都能夠正確反映自然循環(huán)鍋爐系統(tǒng)動態(tài)特性；實時模型采用10倍于非實時模型的時間步長，大大節(jié)省了計算量，還能保證其誤差在允許范圍之內(nèi)，因而，實時模快可以有效地用于實時仿真，因此，可以利用實時模塊建立培訓仿真機模型進行更為精確和范圍更廣的電站培訓仿真。