汽轮机主蒸汽压力跟踪优化方法技术

一种基于对热耗关联量进行数学建模实现汽轮机组主蒸汽压力跟踪优化的方法，涉及电站汽轮机组的变工况优化运行控制技术。本发明专利技术提出一个机组热耗与主蒸汽压力中间的关联变量K，根据主蒸汽流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、高压缸排汽压力、高压缸排汽温度、小汽机转速(或电泵电流)、凝汽器背压等关联机组主蒸汽压力与热耗的几个核心参数，以中间变量K为目标函数建立运行跟踪优化模型。通过对中间变量K的建模优化，确定在不同主蒸汽流量下机组的主蒸汽压力曲线，进而进行主蒸汽压力跟踪控制。并根据实时运行的相关参数对特性数据库进行加权更新，进而使得主蒸汽压力曲线越来越逼近机组理论优化运行曲线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热能机械的一种优化控制方法，特别涉及电站汽轮机的变工况优化运 行控制方法。
技术介绍
节能减排已逐渐成为全球最为关注的热点话题，提高能源利用率，降低能源消耗， 俨然已成为各行各业研究人员所肩负的历史重任。而电力作为工业发展和社会经济不断进 步的支撑行业，其中火力发电所消耗的煤炭资源约占煤炭总消耗量的一半，在能源结构上 处于非常重要的位置。由于工业生产用电、民用电等不同季节、不同时刻差异非常明显。为了满足用户最 大需求的需要，电力装机总容量往往处于严重超容量状态，从而导致我国发电机组长期、频 繁处于低负荷工况运行。全球经济的不稳定因素越来越多，国际经济对国内电力需求的影 响越来越来越明显，造成电力需求的不稳定波动越来越频繁，从而对我国火电机组中、低负 荷高效运行提出了更高的要求。全面考虑发电机组的经济性、安全稳定性、指令响应特性等多项指标，目前我国汽 轮发电机组普遍采用定-滑-定综合滑压运行方式。所采用的定-滑-定滑压运行曲线大 都根据设备制造方提供的较为粗糙的压力-负荷曲线，其运行经济性受主蒸汽温度、汽轮 机背压、供热机组抽汽量等运行参数偏离设计工况的影响较大，降低机组的运行经济性。经过多年的运行研究和经营积累，国内各电力研究单位相继采用主蒸汽温度修 正、背压修正、主蒸汽流量修正(或汽耗率修正)等办法对原来的压力-负荷滑压运行曲线 进行修正，取得了不错的效果。而压力-负荷曲线是否合理，主蒸汽温度、背压、汽耗率等修 正量是否精确等，需要对每台机组开展大量的变工况试验进行研究总结，而且受试验条件、 试验设备的可靠性/精度、试验人员的素质等等影响较大。国内也有高校提出采用机器学 习进行数学建模，建立热耗与主蒸汽压力、主蒸汽温度、机组负荷、环境温度等参数之间的 数学模型，并采用遗传算法等进行求解，从而进行实时优化。此办法撇开了传统的优化曲线 模板，利用机器学习与重构的办法进行压力优化，概念新颖，思路较好。然而，由于热耗受到 系统多种参数的影响，仅靠主蒸汽压力、温度、环境温度、负荷等参数很难实现对机组热耗 进行全面建模，无法得到可靠的优化模型，此办法还停留在设想阶段。因此，目前国内大部 分机组都无法按照经济的定-滑-定运行曲线运行，机组的运行经济性受到一定程度的影 响。
技术实现思路
本专利技术为克服国内汽轮机组在优化运行领域存在的技术缺陷，从根本上解决机组 主蒸汽压力实时优化的问题，提出一种基于对热耗关联量进行数学建模实现汽轮机组主蒸 汽压力跟踪优化的方法。本专利技术的提出一个机组热耗与主蒸汽压力中间的关联变量K，根据主蒸汽流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、高压缸排汽压力、高压缸排汽温 度、小汽机转速(或电泵电流)、凝汽器背压等关联机组主蒸汽压力与热耗的几个核心参数 在不同负荷和不同主蒸汽压力下的实际运行数据进行跟踪建模，建立以中间变量K为目标 函数的数学模型。通过对中间变量K的建模优化，确定在不同主蒸汽流量下机组的主蒸汽 压力曲线，进而进行主蒸汽压力跟踪控制。本专利技术的技术方案如下选取机组热耗与主蒸汽压力的中间关联变量K，建立K的数学模型；通过关联变量 K将主蒸汽压力<P1>与主蒸汽流量<D>、主蒸汽温度〈Tl〉、高压缸排汽压力<P2>、高压缸排 汽温度<T2>、小汽机转速<η> (或电泵电流<1>)、凝汽器背压<Pb>等参数关联起来，建立机 组运行特性数据库；根据特性数据库对关联变量K按主蒸汽流量寻优建立机组运行主蒸汽 压力优化曲线；通过主蒸汽压力优化曲线控制机组特定工况下的主蒸汽压力；并根据实时 运行的相关参数对特性数据库进行更新，进而保证主蒸汽压力曲线的最优化。本专利技术的创新点在于1、本专利技术摒弃常规采用厂家提供定-滑-定运行曲线进行压力控制的办法，采用 实时跟踪优化模型建立主蒸汽压力最优控制曲线，提高机组的经济性。2、本专利技术选取机组热耗与主蒸汽压力之间的关联变量K，进行主蒸汽压力与机组 热耗的函数对接。规避了影响机组热耗的系统其他参数(如回热系统参数、中/低压缸运 行参数、抽汽参数等)等带来的不确定影响，大大提高了数学模型的精度，提高机组的优化 效果。3、本专利技术的数学控制模型采用对比寻优相关算法，规避了主蒸汽压力、主蒸汽温 度等关联参数测量绝对误差对数学模型控制曲线精度的影响。与传统依靠高精度性能优化 试验进行主蒸汽压力运行优化的办法相比，本专利技术操作简单，并且不受试验设备精度、试验 人员水平、试验工况稳定性等因素的影响，真正实现软件智能优化。4、本专利技术采用对特性数据库进行实时加权更新的办法，提高了机组控制的安全稳 定性。5、根据机组的实时运行数据对主蒸汽压力运行曲线进行实时更新，对主汽压力进 行逐步优化控制。与传统依靠固定定-滑-定运行曲线进行压力控制的方法相比，前者会 随着机组长期运行经济性越来越差，而本专利技术会随着机组的长期运行，主蒸汽压力控制曲 线会越来越逼近理论最佳控制曲线，效果越来越好。6、本专利技术具备较好的自适应能力，可广泛应用于不同容量的机组，实现最佳控制方案。附图说明图1为本专利技术方法的实施流程图。 具体实施例方式本专利技术的主要包括以下步骤(1)设定关联数据采集相关参数；(2)从汽轮机监控信息系统SIS系统实时采样的数据中定时选取数据组B = {D，Pl, Tl，P2，T2，n(或I)，Pb}，其中D为主蒸汽流量，Pl为主蒸汽压力，Tl 为主蒸汽温度，P2为高压缸排汽压力，T2为高压缸排汽温度，η为小汽机转速(对于给水泵 为电泵的机组，I为电动给水泵电流)，Pb为凝汽器背压。(3)将数据组B放入前置数据站；(4)以为坐标将前置数据站中的数据采用加权的办法实时更新特性数据 库A中的相应数组；(5)对特性数据库A中的节点数组进行建模，求解关联变量K，并放入相应节点；(6)根据特性数据库A对关联变量K进行优化，生成主蒸汽压力优化曲线；(7)判断主蒸汽压力曲线是否负荷安全稳定运行基本要求，如满足进入(7)，否则 直接进入⑶；(8)根据主蒸汽压力曲线及当前主蒸汽流量确定主蒸汽压力给定值；(9)通过DCS控制设定调门总开度，调节主蒸汽压力至给定值。权利要求1.汽轮机组主蒸汽压力跟踪优化方法，其特征在于建立主蒸汽压力与主蒸汽流量的 特性曲线，以主蒸汽流量作为输入量确定所需的主蒸汽压力。2.按照权利要求1所述的汽轮机组主蒸汽压力跟踪优化方法，其特征在于提出一个 中间关联变量K建立主蒸汽压力与汽轮机组热耗之间的函数关系，以代替热耗进行压力寻 优。3.按照权利要求1所述的汽轮机组主蒸汽压力跟踪优化方法，其特征在于利用主蒸汽 流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、高压缸排汽压力、高压缸排汽温度、小汽机转速(或电泵电 流)等SIS系统的运行数据进行函数建模，建立主蒸汽压力特性数据库，实现主蒸汽压力精 确优化的方法。4.按照权利要求1、2、3所述的主蒸汽压力跟踪优化方法，其特征在于对中间关联变量 建立优化模型，以确定主蒸汽压力优化曲线。5.按照权利要求1、3所述的主蒸汽压力跟踪优化方法，其特征在于特性数据库采用加 权更新的方法，保证主蒸汽压力曲线的连续性和稳定性。全文摘要一种基于对热耗关联量进行数学建模实现汽轮机组主蒸汽压力跟踪优化的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
汽轮机组主蒸汽压力跟踪优化方法，其特征在于：建立主蒸汽压力与主蒸汽流量的特性曲线，以主蒸汽流量作为输入量确定所需的主蒸汽压力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫良，
申请(专利权)人：王卫良，
类型：发明
国别省市：11