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包 装: 平装国际标准书号ISBN: 9787030472151丛书名: 机械类国家级实验教学示范中心系列规划教材
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热能,实验,教材
内容简介
《热能工程实验与实践教程》是一本以介绍虚拟实验为主的大学实验教材。在工程热力学、传热学、工程流体力学等热能工程相关的理论与实验的基础上，以系统仿真技术为平台，通过虚拟实验，实现大规模热能工程系统的构建、结构与参数的调整、分析，探索创新型热能工程实验的基本原则和实施途径。《热能工程实验与实践教程》共10章，主要内容包括：热能工程实验概述、锅炉原理实验、汽轮机原理实验、热力系统及优化实验、单元机组集控运行实验、水泵性能实验、热工控制系统实验、制冷与空调实验、换热器与强化换热技术实验、热能动力系统综合实践。实验后附有思考题。
目 录
目录
前言
第1章 热能工程实验概述 1
1.1 热能工程实验的目的和意义 1
1.2 热力系统稳态仿真实验平台基本操作 3
1.3 火电厂仿真机介绍 9
第2章 锅炉原理实验 13
2.1 实验1：煤的发热量测定 13
2.2 实验2：锅炉热平衡综合实验 17
2.3 实验3：锅炉燃烧系统动态分析实验 20
第3章 汽轮机原理实验 26
3.1 实验1：汽轮机级内热力性能分析 26
3.2 实验2：凝汽器真空系统仿真分析 30
3.3 实验3：汽机轴系振动的监测仿真 33
3.4 实验4：数字电液调节系统仿真 38
第4章 热力系统及优化实验 46
4.1 热力系统仿真实验平台功能详解 46
4.2 实验1：发电厂热力系统结构与循环过程认识实验 79
4.3 实验2：发电厂热力系统过程分析实验 83
4.4 实验3：热力系统参数调整与能效分析实验 87
第5章 单元机组集控运行实验 91
5.1 实验1：单元机组启停 91
5.2 实验2：单元机组正常运行 94
5.3 实验3：单元机组事故处理 97
第6章 水泵性能实验 99
6.1 实验1：水泵性能测定 99
6.2 实验2：水泵串并联性能 102
第7章 热工控制系统实验 105
7.1 实验1：上水箱动态特性测试 105
7.2 实验2：锅炉燃料控制系统 108
第8章 制冷与空调实验 111
8.1 实验1：制冷系统结构及过程认识 111
8.2 实验2：吸收式制冷系统热力过程仿真 114
8.3 实验3：制冷系统热力特性分析 117
第9章 换热器与强化换热技术实验 121
9.1 实验1：对数平均换热温差测定实验 121
9.2 实验2：翅片管换热器换热性能测定实验 124
第10章 热能动力系统综合实践 130
10.1 大型火电机组DCS操作员站使用方法 130
10.2 大型火电机组锅炉设备规范 142
10.3 大型火电机组汽轮机设备规范 156
10.4 大型火电机组主要启动与正常运行操作 167
10.5 大型火电机组设备运行曲线 180
10.6 热力系统创新设计举例 188
参考文献 196
前言
第1章 热能工程实验概述 1
1.1 热能工程实验的目的和意义 1
1.2 热力系统稳态仿真实验平台基本操作 3
1.3 火电厂仿真机介绍 9
第2章 锅炉原理实验 13
2.1 实验1：煤的发热量测定 13
2.2 实验2：锅炉热平衡综合实验 17
2.3 实验3：锅炉燃烧系统动态分析实验 20
第3章 汽轮机原理实验 26
3.1 实验1：汽轮机级内热力性能分析 26
3.2 实验2：凝汽器真空系统仿真分析 30
3.3 实验3：汽机轴系振动的监测仿真 33
3.4 实验4：数字电液调节系统仿真 38
第4章 热力系统及优化实验 46
4.1 热力系统仿真实验平台功能详解 46
4.2 实验1：发电厂热力系统结构与循环过程认识实验 79
4.3 实验2：发电厂热力系统过程分析实验 83
4.4 实验3：热力系统参数调整与能效分析实验 87
第5章 单元机组集控运行实验 91
5.1 实验1：单元机组启停 91
5.2 实验2：单元机组正常运行 94
5.3 实验3：单元机组事故处理 97
第6章 水泵性能实验 99
6.1 实验1：水泵性能测定 99
6.2 实验2：水泵串并联性能 102
第7章 热工控制系统实验 105
7.1 实验1：上水箱动态特性测试 105
7.2 实验2：锅炉燃料控制系统 108
第8章 制冷与空调实验 111
8.1 实验1：制冷系统结构及过程认识 111
8.2 实验2：吸收式制冷系统热力过程仿真 114
8.3 实验3：制冷系统热力特性分析 117
第9章 换热器与强化换热技术实验 121
9.1 实验1：对数平均换热温差测定实验 121
9.2 实验2：翅片管换热器换热性能测定实验 124
第10章 热能动力系统综合实践 130
10.1 大型火电机组DCS操作员站使用方法 130
10.2 大型火电机组锅炉设备规范 142
10.3 大型火电机组汽轮机设备规范 156
10.4 大型火电机组主要启动与正常运行操作 167
10.5 大型火电机组设备运行曲线 180
10.6 热力系统创新设计举例 188
参考文献 196
前 言
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第1章 热能工程实验概述
1.1 热能工程实验的目的和意义
1.1.1 实验的目的和意义
实践教学在高等工程教育教学中具有十分重要的作用。传统的实验模式，以验证理论课的教学内容为目标。受硬件条件的限制，实验无法在设备类型、系统结构、实验工况等方面有较大的变化。这种实验缺乏灵活性，难以给学生提供自主构建新系统的机会，难以调动学生实践的主观能动性。
创新型实践教学是高等工程教育的重要环节和发展方向。近年来，随着仿真技术的不断发展，基于计算机仿真的虚拟实验日益受到国际工程教育界的重视。虚拟实验在以复杂工程系统为对象的工科高校理论与实践创新型教学中具有节约资源、节省占地、可模拟多种复杂工况等优势。虚拟实验为创新型工程教育实践提供了灵活、强大、无风险的实践环境。过程仿真软件是一类用来仿真过程系统稳态和动态过程中参数变化的系统仿真软件，广泛应用于工业系统运行过程的分析，如热力系统、化工系统、机械系统等。探索基于过程仿真软件的创新型实践教学，对于改进面向复杂工程系统的工科专业课教学具有重要的意义。
1.1.2 创新型实验的特征
传统实验以验证理论为目标，实验过程比较固定，实验结果也大同小易。与传统实验的验证型目标不同，创新型实验的目标是通过创新的实验过程提升学生的学习兴趣，要有贴近工程与生活的实例。通过改变原始实验系统多方面的特征，从而创新地认识、理解、掌握和运用理论知识。系统特征的变更过程与效果是创新认知的重要来源。参数变换、元件变换、结构变换是热力系统典型的特征变更方式。
创新型实验应突出通过新过程的构建来巩固理论知识、将理论知识用于新的环境，在灵活多变的条件下加深学生对基本理论的理解和运用，达到活学活用的目的。近年来，国内外对创新型实践教学都十分重视，并开展了比较广泛的研究。创新型实验应该在传统实验实施的多个环节上表现出更加灵活的实施过程。只有提供更大的发挥空间，才能激发学生自主创新的意识和促进创新能力的提高。因此，创新型实验应该在如下几个方面提供更加灵活的选择。
1．能够自主地搭建实验系统
自主地搭建实验系统已经在许多领域的创新型实验中得到应用。例如，机器人、电子系统等。但在涉及大型过程系统的专业课教学中，搭建物理系统是不现实的。采用基于模块的过程仿真系统能够在认识和理解设备仿真模块的基本行为和特性的基础上，为学生提供自主搭建简单和复杂工程系统的机会。通过自主地搭建系统，学生能够对设备的连接要求、接口参数的选择、管路的特性、工质质量和能量的传递过程等有更直观的体验和理解。
2．能够自主地选取实验条件
传统的实验，实验条件相对单一或只有预先设计的几种情况。如果学生任意改变实验条件，可能得不到理想的实验结果，甚至造成实验设备的损坏。创新型实验，应该能够给学生提供更大的选取实验条件的空间，包括可能出现问题和故障的条件。这样，学生在进行创新思维和实践时，才能有效地修正自己的实验方案，向着可行的方向发展，而不是随意设想。这点在高等工程教学中非常重要。
3．能够自主地调整实验过程
自主地调整实验过程既包括调整质量流、能量流、信息流的流动方向，又包括为了调整这些流动而通过添加设备和管路进行系统结构的改变。例如，在热力循环过程中，对原则性热力系统的设备特性的改变或对局部参数的调整都会对热力循环中系统各部件的运行状态产生一定程度的影响，使系统的整体特性发生改变。通过对系统特性变化多样性的认识，创新性地理解和掌握相关理论知识。
基于这些特征，利用以计算机仿真技术为支撑的实验手段是创新型实验的一个重要发展方向。
1.1.3 虚拟实验与实物实验融合的必要性
能源科技是我国“十二五”七大新兴产业发展战略之一。随着能源系统向大型化、复杂化方向发展，研究领域与化工、环境等不同学科融合与交叉，例如，总能系统的热力学分析理论、不确定性模型集成建模、混杂系统建模方法、热力系统优化控制、热力系统的状态监测和故障诊断等。这些研究都需要多工程领域集成建模与仿真分析软件平台的有效支持。
由于热力系统相关设备结构复杂、体积庞大、资源消耗大，采用纯实物实验的方法存在一些主要缺点：①投资大；②占用场地大；③资源消耗大；④实验周期长；⑤过程重复有一定难度；⑥故障难以模拟；⑦单次实验的学生人数严重受限；⑧无法对系统结构进行较大改动；⑨设备维护成本高。因此，采用计算机仿真分析几乎是**可行的实践锻炼的解决方案。
图形化热力系统仿真分析软件包是能源与动力工程专业用来进行热能工程领域系统构建、仿真、分析、优化的面向创新能力培养的实践性教学软件包。为了提高能源与动力工程专业热能工程领域的创新性、实践性教学水平，增进学生对热力系统工作过程的深入理解和相关操作的掌握能力，非常有必要采用这样的系统软件。
对于热能工程实验，这样的软件系统应该主要考虑如下技术特征。
1．面向对象的图形化建模环境
通过图形组件的拖放与连接实现直观建模，可视化编辑组件属性调整系统参数，通过菜单选项实现系统性能分析，通过曲线(热力循环、参数趋势)显示分析结果。
2．对热能工程的专业支撑能力
软件应具有多种热力系统涉及的组件库，能够支持多种热力系统对象的实践分析，包括火电站、供热系统、制冷与空调系统，如锅炉、汽机、换热器、泵与风机、阀门、管道等，同时支持多种热工介质的性能分析，如水和水蒸气、氨、R143a等介质。
3．系统具有可扩展性
软件应能够在现有功能基础上进行部件、算法的扩展。虽然虚拟实验在创新型实践教学中发挥着重要的作用，但实物实验在一些系统相关的实践教学中仍然是必不可少的。从小型的实物系统实验结果向大型仿真系统的平滑过渡与集成，能够为学生提供多层面、多尺度的学习环境。以此作为实践框架，探索构建热力系统仿真分析实践平台的功能和创新型实践内容，将形成一种多尺度的创新型实践教学模式。
1.2 热力系统稳态仿真实验平台基本操作
“热力系统稳态仿真实验平台”是用于进行简单和复杂热力系统的过程认知、系统构建、稳态特性分析的虚拟实验平台。在“汽轮机原理实验”、“热力系统及优化实验”、“制冷与空调实验”、“热能动力综合实践”的实验与实践环节中能够提供丰富的虚拟实验条件。下面介绍该平台的基本使用方法，详细的功能请参考本书4.1节。
1.2.1 仿真实验平台的启动
在桌面上双击稳态仿真系统快捷图标启动，打开一个窗口，如图1-1所示，可以根据需要设定工具栏的排列形式，因此外观可能略有不同。在第4章中将介绍构成屏幕各部分的内容。
图1-1 稳态仿真环境主窗口
本节通过使用几个部件来介绍如何构建一个简单热力循环，从而了解如何使用该稳态仿真环境。本示例将介绍：
(1)如何加入部件及管道；
(2)如何使用错误分析功能来完善循环；
(3)如何显示结果；
(4)学习稳态仿真环境中“设计工况”与“非设计工况”两种模式的区别。
1.2.2 创建循环
下面介绍绘制一个简单的汽水循环(图1-2)。
图1-2 简单的汽水循环
1．插入锅炉
从蒸汽发生器开始，单击“蒸汽发生器”符号(部件栏中第二个条目)，并选择“蒸汽发生器”
→“类型1”。将鼠标指针移到要插入锅炉的位置，并单击，一个锅炉符号将被插入图中。刚插入的锅炉仍处于选中状态，现在可继续下列各项操作。如果单击锅炉外面区域，会插入另一个锅炉。因为此时不需要另一个锅炉，插入后按“删除”键，即可删除。右击可关闭插入模式，或者单击刚插入的锅炉，即可关闭插入模式。上面操作之后，现在处于普通编辑模式状态，将鼠标指针移到锅炉上，随之出现的工具提示窗口，显示部件名称和编号(在本例中名称自动给定)。
单击锅炉，现在可以移动该部件(注意必须单击部件的黄色实体才能进行该项操作，而不是单击所连接的线路或手柄点)，右击，打开部件的关联菜单。单击组件的8个小手柄点之一，可以缩放图像大小或旋转图像。
双击“锅炉”符号，打开此部件的属性表。单击“取消”按钮，可再次关闭属性表。
2．插入控制阀
下一个将要插入的部件是控制阀。因为在设计模式中，蒸汽发生器确定流出的蒸汽压力，而汽轮机确定汽机入口压力，所以，需要一个压力分离器，即需要一个控制阀。若插入该部件，单击部件栏上的节流阀，并选择“控制阀类型1”。为进一步的工作，放大图形可能会更方便。使用工具栏上的“缩放”组合框(键入数值或选择一个数值)，或者单击组合框右侧的“100%”按钮，即可放大。
如果单击的是“100%”按钮，图形的大小将不断调整，以适合窗口。如果想放大图，使用“>>”按钮，可放大可见区。若欲放大图形区域的一部分，用鼠标右键选择绘制选择框(持续按住鼠标右键，直到出现的矩形覆盖要放大的部分为止)。
3．插入蒸汽管道
绘制锅炉和控制阀之间的连接，具体实现如下。
双击蒸汽发生器(锅炉)的流出蒸汽出口(左上角红色手柄中的黑色区域——出口接点永远为黑色)，将鼠标拖到控制阀入口(入口接点永远为白色)，然后单击。软件将自动绘制接管并将接管标准化(显示为矩形)。如果管道未标准化显示，单击激活菜单栏中“视图”→“标准化管道”复选框。红线表示蒸汽管线。通过“部件属性”窗口可以查看部件接点的含义，双击部件可以打开窗口，在此窗口中，将鼠标指针指向右侧图片中的部件接点，系统会提示该接点的属性。
4．插入汽轮机单击部件栏中的“汽轮机”图标，并选择“汽轮机”→“类型1”。连接控制阀的出口与汽轮机的入口。因为本稳态仿真环境不允许类型错误的接点相连，所以需要找到汽轮机上正确的连接点。
5．插入发电机
选择“编辑”→“插入部件”→“电动机/发电机”→“发电机”，即可插入发电机。将机械轴(粗绿线)接到汽轮机轴输出端上。另外，双击电气出口，绘制一条短线(双击完成画线)。短线的绘制是为了以后可以通过连接值字段从而显示发电机的功率。
6．加入汽轮机凝汽器
在热交换器部分(部件栏中的第7个条目)，可以找到汽轮机凝汽器。将凝汽器插入汽轮机下方，并将汽轮机的蒸汽出口之一接到凝汽器的蒸汽入口上。为了说明和显示冷却水状态的需要，在冷却水入口和出口(昀右侧接点)上绘制一条短水管(蓝色管)。
7．加入泵
在部件栏中的第6个条目是泵。将凝汽器出水口(底部)连接到泵入口上，将泵出水口连接到锅炉的进水口上。昀后，必须在锅炉的再热器入口下绘制一条短线(锅炉右下角的蒸汽连接)，以定义再热器的入口状况。
现在图形建模工作准备完毕，下面可以试着开始仿真运算。
1.2.3 计算和错误分析
1．仿真
现在如果想让该循环投入运行，可以从菜单栏中选择条目“计算”→“仿真”，或单击“仿真”按钮，将得到错误信息“输入数据错误，计算失败”，这是正常的，因为尚未设定任何模型数据。实际上，当中许多数据已经给定。插入部件时，本稳态仿真环境会自动从标准库插入该部件的一套标准规格数据或默认值。这些数据可在属性表中查看(双击部件，或用鼠标右键打开关联菜单，并选择“属性”)。
2．错误分析
通过错误分析，可以得知还缺少哪些数据。单击“计算”→“错误分析”。注意，除含有错误的线路或部件以外，图其余部分变为灰色。错误部件通过颜色突出显示出来。详细情况在错误窗口中显示(图1-3)。
字段“Error-Type”（错误类型）指出出现的错误类型，而字段“Component”（部件）给出含有该错误的部件或线路的名称。注意，与部件一样，线路也具有相应命名。这里，错误“Missingstartvalue”（缺少初值）指的是汽轮机和冷凝器之间的管子缺少冷凝水压力。
3．插入初值
若欲定义该值，从部件栏选取“插入初始值”图标，选择“边界输入值”组件，并将其置于红线上（注意，进行错误分析的同时也可编辑模型）。“边界输入值”组件在置于管路上时会自动变为菱形，不在管线上时为沙漏形。在插入后，双击插入的初始值并键入输入字段中的压力P的所需值，如0.07bar（若欲使用其他单位，可以通过单位组合框进行切换）。
选择下一个错误类型“M
1.1 热能工程实验的目的和意义
1.1.1 实验的目的和意义
实践教学在高等工程教育教学中具有十分重要的作用。传统的实验模式，以验证理论课的教学内容为目标。受硬件条件的限制，实验无法在设备类型、系统结构、实验工况等方面有较大的变化。这种实验缺乏灵活性，难以给学生提供自主构建新系统的机会，难以调动学生实践的主观能动性。
创新型实践教学是高等工程教育的重要环节和发展方向。近年来，随着仿真技术的不断发展，基于计算机仿真的虚拟实验日益受到国际工程教育界的重视。虚拟实验在以复杂工程系统为对象的工科高校理论与实践创新型教学中具有节约资源、节省占地、可模拟多种复杂工况等优势。虚拟实验为创新型工程教育实践提供了灵活、强大、无风险的实践环境。过程仿真软件是一类用来仿真过程系统稳态和动态过程中参数变化的系统仿真软件，广泛应用于工业系统运行过程的分析，如热力系统、化工系统、机械系统等。探索基于过程仿真软件的创新型实践教学，对于改进面向复杂工程系统的工科专业课教学具有重要的意义。
1.1.2 创新型实验的特征
传统实验以验证理论为目标，实验过程比较固定，实验结果也大同小易。与传统实验的验证型目标不同，创新型实验的目标是通过创新的实验过程提升学生的学习兴趣，要有贴近工程与生活的实例。通过改变原始实验系统多方面的特征，从而创新地认识、理解、掌握和运用理论知识。系统特征的变更过程与效果是创新认知的重要来源。参数变换、元件变换、结构变换是热力系统典型的特征变更方式。
创新型实验应突出通过新过程的构建来巩固理论知识、将理论知识用于新的环境，在灵活多变的条件下加深学生对基本理论的理解和运用，达到活学活用的目的。近年来，国内外对创新型实践教学都十分重视，并开展了比较广泛的研究。创新型实验应该在传统实验实施的多个环节上表现出更加灵活的实施过程。只有提供更大的发挥空间，才能激发学生自主创新的意识和促进创新能力的提高。因此，创新型实验应该在如下几个方面提供更加灵活的选择。
1．能够自主地搭建实验系统
自主地搭建实验系统已经在许多领域的创新型实验中得到应用。例如，机器人、电子系统等。但在涉及大型过程系统的专业课教学中，搭建物理系统是不现实的。采用基于模块的过程仿真系统能够在认识和理解设备仿真模块的基本行为和特性的基础上，为学生提供自主搭建简单和复杂工程系统的机会。通过自主地搭建系统，学生能够对设备的连接要求、接口参数的选择、管路的特性、工质质量和能量的传递过程等有更直观的体验和理解。
2．能够自主地选取实验条件
传统的实验，实验条件相对单一或只有预先设计的几种情况。如果学生任意改变实验条件，可能得不到理想的实验结果，甚至造成实验设备的损坏。创新型实验，应该能够给学生提供更大的选取实验条件的空间，包括可能出现问题和故障的条件。这样，学生在进行创新思维和实践时，才能有效地修正自己的实验方案，向着可行的方向发展，而不是随意设想。这点在高等工程教学中非常重要。
3．能够自主地调整实验过程
自主地调整实验过程既包括调整质量流、能量流、信息流的流动方向，又包括为了调整这些流动而通过添加设备和管路进行系统结构的改变。例如，在热力循环过程中，对原则性热力系统的设备特性的改变或对局部参数的调整都会对热力循环中系统各部件的运行状态产生一定程度的影响，使系统的整体特性发生改变。通过对系统特性变化多样性的认识，创新性地理解和掌握相关理论知识。
基于这些特征，利用以计算机仿真技术为支撑的实验手段是创新型实验的一个重要发展方向。
1.1.3 虚拟实验与实物实验融合的必要性
能源科技是我国“十二五”七大新兴产业发展战略之一。随着能源系统向大型化、复杂化方向发展，研究领域与化工、环境等不同学科融合与交叉，例如，总能系统的热力学分析理论、不确定性模型集成建模、混杂系统建模方法、热力系统优化控制、热力系统的状态监测和故障诊断等。这些研究都需要多工程领域集成建模与仿真分析软件平台的有效支持。
由于热力系统相关设备结构复杂、体积庞大、资源消耗大，采用纯实物实验的方法存在一些主要缺点：①投资大；②占用场地大；③资源消耗大；④实验周期长；⑤过程重复有一定难度；⑥故障难以模拟；⑦单次实验的学生人数严重受限；⑧无法对系统结构进行较大改动；⑨设备维护成本高。因此，采用计算机仿真分析几乎是**可行的实践锻炼的解决方案。
图形化热力系统仿真分析软件包是能源与动力工程专业用来进行热能工程领域系统构建、仿真、分析、优化的面向创新能力培养的实践性教学软件包。为了提高能源与动力工程专业热能工程领域的创新性、实践性教学水平，增进学生对热力系统工作过程的深入理解和相关操作的掌握能力，非常有必要采用这样的系统软件。
对于热能工程实验，这样的软件系统应该主要考虑如下技术特征。
1．面向对象的图形化建模环境
通过图形组件的拖放与连接实现直观建模，可视化编辑组件属性调整系统参数，通过菜单选项实现系统性能分析，通过曲线(热力循环、参数趋势)显示分析结果。
2．对热能工程的专业支撑能力
软件应具有多种热力系统涉及的组件库，能够支持多种热力系统对象的实践分析，包括火电站、供热系统、制冷与空调系统，如锅炉、汽机、换热器、泵与风机、阀门、管道等，同时支持多种热工介质的性能分析，如水和水蒸气、氨、R143a等介质。
3．系统具有可扩展性
软件应能够在现有功能基础上进行部件、算法的扩展。虽然虚拟实验在创新型实践教学中发挥着重要的作用，但实物实验在一些系统相关的实践教学中仍然是必不可少的。从小型的实物系统实验结果向大型仿真系统的平滑过渡与集成，能够为学生提供多层面、多尺度的学习环境。以此作为实践框架，探索构建热力系统仿真分析实践平台的功能和创新型实践内容，将形成一种多尺度的创新型实践教学模式。
1.2 热力系统稳态仿真实验平台基本操作
“热力系统稳态仿真实验平台”是用于进行简单和复杂热力系统的过程认知、系统构建、稳态特性分析的虚拟实验平台。在“汽轮机原理实验”、“热力系统及优化实验”、“制冷与空调实验”、“热能动力综合实践”的实验与实践环节中能够提供丰富的虚拟实验条件。下面介绍该平台的基本使用方法，详细的功能请参考本书4.1节。
1.2.1 仿真实验平台的启动
在桌面上双击稳态仿真系统快捷图标启动，打开一个窗口，如图1-1所示，可以根据需要设定工具栏的排列形式，因此外观可能略有不同。在第4章中将介绍构成屏幕各部分的内容。
图1-1 稳态仿真环境主窗口
本节通过使用几个部件来介绍如何构建一个简单热力循环，从而了解如何使用该稳态仿真环境。本示例将介绍：
(1)如何加入部件及管道；
(2)如何使用错误分析功能来完善循环；
(3)如何显示结果；
(4)学习稳态仿真环境中“设计工况”与“非设计工况”两种模式的区别。
1.2.2 创建循环
下面介绍绘制一个简单的汽水循环(图1-2)。
图1-2 简单的汽水循环
1．插入锅炉
从蒸汽发生器开始，单击“蒸汽发生器”符号(部件栏中第二个条目)，并选择“蒸汽发生器”
→“类型1”。将鼠标指针移到要插入锅炉的位置，并单击，一个锅炉符号将被插入图中。刚插入的锅炉仍处于选中状态，现在可继续下列各项操作。如果单击锅炉外面区域，会插入另一个锅炉。因为此时不需要另一个锅炉，插入后按“删除”键，即可删除。右击可关闭插入模式，或者单击刚插入的锅炉，即可关闭插入模式。上面操作之后，现在处于普通编辑模式状态，将鼠标指针移到锅炉上，随之出现的工具提示窗口，显示部件名称和编号(在本例中名称自动给定)。
单击锅炉，现在可以移动该部件(注意必须单击部件的黄色实体才能进行该项操作，而不是单击所连接的线路或手柄点)，右击，打开部件的关联菜单。单击组件的8个小手柄点之一，可以缩放图像大小或旋转图像。
双击“锅炉”符号，打开此部件的属性表。单击“取消”按钮，可再次关闭属性表。
2．插入控制阀
下一个将要插入的部件是控制阀。因为在设计模式中，蒸汽发生器确定流出的蒸汽压力，而汽轮机确定汽机入口压力，所以，需要一个压力分离器，即需要一个控制阀。若插入该部件，单击部件栏上的节流阀，并选择“控制阀类型1”。为进一步的工作，放大图形可能会更方便。使用工具栏上的“缩放”组合框(键入数值或选择一个数值)，或者单击组合框右侧的“100%”按钮，即可放大。
如果单击的是“100%”按钮，图形的大小将不断调整，以适合窗口。如果想放大图，使用“>>”按钮，可放大可见区。若欲放大图形区域的一部分，用鼠标右键选择绘制选择框(持续按住鼠标右键，直到出现的矩形覆盖要放大的部分为止)。
3．插入蒸汽管道
绘制锅炉和控制阀之间的连接，具体实现如下。
双击蒸汽发生器(锅炉)的流出蒸汽出口(左上角红色手柄中的黑色区域——出口接点永远为黑色)，将鼠标拖到控制阀入口(入口接点永远为白色)，然后单击。软件将自动绘制接管并将接管标准化(显示为矩形)。如果管道未标准化显示，单击激活菜单栏中“视图”→“标准化管道”复选框。红线表示蒸汽管线。通过“部件属性”窗口可以查看部件接点的含义，双击部件可以打开窗口，在此窗口中，将鼠标指针指向右侧图片中的部件接点，系统会提示该接点的属性。
4．插入汽轮机单击部件栏中的“汽轮机”图标，并选择“汽轮机”→“类型1”。连接控制阀的出口与汽轮机的入口。因为本稳态仿真环境不允许类型错误的接点相连，所以需要找到汽轮机上正确的连接点。
5．插入发电机
选择“编辑”→“插入部件”→“电动机/发电机”→“发电机”，即可插入发电机。将机械轴(粗绿线)接到汽轮机轴输出端上。另外，双击电气出口，绘制一条短线(双击完成画线)。短线的绘制是为了以后可以通过连接值字段从而显示发电机的功率。
6．加入汽轮机凝汽器
在热交换器部分(部件栏中的第7个条目)，可以找到汽轮机凝汽器。将凝汽器插入汽轮机下方，并将汽轮机的蒸汽出口之一接到凝汽器的蒸汽入口上。为了说明和显示冷却水状态的需要，在冷却水入口和出口(昀右侧接点)上绘制一条短水管(蓝色管)。
7．加入泵
在部件栏中的第6个条目是泵。将凝汽器出水口(底部)连接到泵入口上，将泵出水口连接到锅炉的进水口上。昀后，必须在锅炉的再热器入口下绘制一条短线(锅炉右下角的蒸汽连接)，以定义再热器的入口状况。
现在图形建模工作准备完毕，下面可以试着开始仿真运算。
1.2.3 计算和错误分析
1．仿真
现在如果想让该循环投入运行，可以从菜单栏中选择条目“计算”→“仿真”，或单击“仿真”按钮，将得到错误信息“输入数据错误，计算失败”，这是正常的，因为尚未设定任何模型数据。实际上，当中许多数据已经给定。插入部件时，本稳态仿真环境会自动从标准库插入该部件的一套标准规格数据或默认值。这些数据可在属性表中查看(双击部件，或用鼠标右键打开关联菜单，并选择“属性”)。
2．错误分析
通过错误分析，可以得知还缺少哪些数据。单击“计算”→“错误分析”。注意，除含有错误的线路或部件以外，图其余部分变为灰色。错误部件通过颜色突出显示出来。详细情况在错误窗口中显示(图1-3)。
字段“Error-Type”（错误类型）指出出现的错误类型，而字段“Component”（部件）给出含有该错误的部件或线路的名称。注意，与部件一样，线路也具有相应命名。这里，错误“Missingstartvalue”（缺少初值）指的是汽轮机和冷凝器之间的管子缺少冷凝水压力。
3．插入初值
若欲定义该值，从部件栏选取“插入初始值”图标，选择“边界输入值”组件，并将其置于红线上（注意，进行错误分析的同时也可编辑模型）。“边界输入值”组件在置于管路上时会自动变为菱形，不在管线上时为沙漏形。在插入后，双击插入的初始值并键入输入字段中的压力P的所需值，如0.07bar（若欲使用其他单位，可以通过单位组合框进行切换）。
选择下一个错误类型“M
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