（1）实验方法描述：
首先，通过燃煤发电厂三维虚拟现实仿真系统形象深入地了解火电厂的生产流程及各设备的工作原理；其次根据锅炉、汽轮机系统的特点和GSE软件的基本模块将全厂热力系统划分为子系统和热力设备，分别搭建锅炉和汽轮机等仿真模型，并对其进行稳态校核；再次将锅炉和汽轮机系统进行耦合，得到全厂热力系统；然后根据实验要求，建立全厂控制系统；最后在控制台输入设定的控制参数及热力参数，在实时仿真平台上输出各参数随时间的动态变化，再对各参数进行数据处理便可得到热力系统的瞬态能耗特性。
（2）学生交互性操作步骤说明：
1、登录燃煤发电厂三维虚拟现实仿真系统，首先熟悉全厂环境和各设备的位置布置情况，然后进入锅炉、汽轮机等系统，了解其内部结构，工作原理及部件组成等。如图5~8所示。
图5 VR系统登录界面
图6 火电厂全厂环境
图7 锅炉本体工作流程
图8 锅炉内部结构介绍
1、根据锅炉、汽轮机系统的特点和GSE软件的基本模块将全厂热力系统划分为子系统和热力设备。如图9所示为汽轮机模块划分图。
图9 汽轮机模块划分图
3、建立锅炉仿真模型
锅炉系统仿真模型如图10所示，具体搭建步骤如下所示：
3.1在GSE的Jtopmeret图形模块库选用合适的模块组成热力设备，并设定各个属性参数，实现锅炉主要设备包括水冷壁、过热器、再热器、省煤器、空预器的模型建立（包括烟气侧和汽水侧）。
3.2对锅炉主要设备进行稳态校核，即通过调节换热面积及流线导纳使其温度、压力及焓值等与真实设备相符。要求：关键参数的误差不超过±2%，非关键参数的误差在±10%以内。
图10 锅炉系统仿真模型
3.3将符合稳态校核要求的锅炉各设备，按照热力过程，通过主蒸汽进/出口参数和再热蒸汽进/出口参数进行耦合。
3.4对耦合得到的锅炉整体系统，通过改变耦合处的流线导纳及换热面积实现其稳态校核。要求：关键参数的误差不超过±2%，非关键参数的误差在±10%以内。如图11所示。
(a)各受热面出口烟气及工质温度 (b)各受热面出口烟气及工质温度偏差
（FUR：水冷壁；SH3：屏式过热器；SH4：末级过热器；RH3：末级再热器；RH2：立式低温再热器；SH2：立式低温过热器；RH1：水平低温再热器；SH1：水平低温过热器；ECO1：前烟道省煤器；ECO2：后烟道省煤器）
图11 锅炉各受热面参数校核
4、建立汽轮机仿真模型
汽轮机仿真模型如12所示，具体搭建步骤如下所示：
图12汽轮机系统仿真模型
4.1在GSE的Jtopmeret图形模块库选用合适的模块组成热力设备，并设定各个属性参数，实现汽轮机主要设备包括面式加热器、除氧器和汽轮机本体的模型建立；
4.2对汽轮机主要换热设备和汽轮机本体进行稳态校核，即通过调节换热面积及流线导纳使其温度、压力及焓值等与真实设备相符。要求：关键参数的误差不超过±2%，非关键参数的误差在±10%以内。
4.3将符合稳态校核要求的汽轮机主要换热设备和汽轮机本体耦合得到高压子系统、中压子系统和低压子系统，对其进行稳态校核。要求：关键参数的误差不超过±2%，非关键参数的误差在±10%以内。
4.4将符合稳态校核要求的汽轮机各子系统，通过主蒸汽进/出口参数、再热蒸汽进/出口参数、给水进/出口参数和疏水参数进行耦合。
4.5对耦合得到的汽轮机系统，通过改变耦合处的流线导纳及换热面积实现其稳态校核。要求：关键参数的误差不超过±2%，非关键参数的误差在±10%以内，如13所示。
图13 汽轮机参数校核
5、将符合校核要求的锅炉系统和汽轮机系统，通过给水进/出口参数、主蒸汽进/出口参数和再热蒸汽进/出口参数进行耦合，得到全厂热力系统仿真模型。进行稳态校核，要求：关键参数的误差不超过±2%，非关键参数的误差在±10%以内。
6、根据实验要求，结合实际火电厂的控制逻辑图，建立全厂热力系统的再热汽温控制、阀门功率控制、给煤功率控制、主汽温控制、主汽压控制等控制系统，如图14所示。
图14 控制系统图
7、对全厂热力系统和控制系统进行编译，得到一系列以FORTRAN语言编程的源程序。
8、在控制台输入设定的控制参数及热力参数，即可在实时仿真平台上输出负荷率、煤耗量、给水量、主汽温、主汽压力等参数随时间的动态变化，如图15所示。进而可处理得到不同控制方式下，再热蒸汽温度的变化，以及不同变负荷速率下机组的平均标准发电煤耗率变化等，如图16和图17所示。
图15 主要参数随时间的动态变化
图16 不同控制方式下再热蒸汽温度的变化
(a)降负荷
(b)升负荷
图17不同变负荷速率下机组的平均标准发电煤耗率变化
(1)
(2)
(3)
是机组瞬时给煤量，kg/s;t是时间，s;t0是瞬态过程的总时间，s;
是机组瞬态过程总发电量，(kW·h);
是机组瞬态过程平均标准煤耗率，g/(kW·h);
是燃用煤种的低位发热量，kJ/kg;
是标准煤的低位发热量，kJ/kg。