本發(fā)明涉及火電廠汽輪機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多維曲面的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化控制方法。
背景技術(shù)：
：隨著電網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)大，電力負(fù)荷峰谷差也日益增大，導(dǎo)致機(jī)組調(diào)峰的時(shí)間越來(lái)越多。為了提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，滑壓運(yùn)行是目前機(jī)組調(diào)峰時(shí)低負(fù)荷運(yùn)行期間經(jīng)常采用的方式。目前汽輪機(jī)在變負(fù)荷滑壓運(yùn)行過(guò)程中，采用的滑壓控制模型多為曲線函數(shù)，即單變量(發(fā)電機(jī)功率)函數(shù)，是以機(jī)組負(fù)荷為變量，并且是針對(duì)額定參數(shù)(背壓、氣溫)下得出的。但是受氣溫的影響，汽輪機(jī)的背壓經(jīng)常變化，大多數(shù)時(shí)間機(jī)組均是在偏離額定參數(shù)的情況下運(yùn)行，這種滑壓曲線控制模型沒(méi)有考慮背壓、氣溫等因素的影響，在近年來(lái)的性能試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，這對(duì)經(jīng)濟(jì)性有一定的影響。所以，有必要研究機(jī)組背壓、氣溫等參數(shù)變化時(shí)對(duì)滑壓控制參數(shù)的影響，提出一更合理的滑壓控制模型。申請(qǐng)?zhí)枮?01410303444.2的發(fā)明公開(kāi)了一種汽輪機(jī)組定滑壓自動(dòng)優(yōu)化控制系統(tǒng)及其自動(dòng)優(yōu)化方法，該系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集計(jì)算輸出平臺(tái)、機(jī)組計(jì)算機(jī)控制設(shè)備，所述實(shí)時(shí)采集計(jì)算平臺(tái)內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)采集處理模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算處理模塊、指令輸出模塊。該發(fā)明通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)根據(jù)機(jī)組熱耗率自動(dòng)修正主蒸汽壓力和高調(diào)門(mén)閥位功能并且將各機(jī)組相關(guān)的參數(shù)信息采集至數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集計(jì)算平臺(tái)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集處理模塊，將原始參數(shù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加工處理，通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算處理模塊進(jìn)行在線計(jì)算得出最優(yōu)主蒸汽壓力和最佳高調(diào)門(mén)開(kāi)度，輸出指令至機(jī)組控制系統(tǒng)，在機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)及時(shí)修正，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組定滑壓在線自動(dòng)調(diào)整優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到降低煤耗率的目的。申請(qǐng)?zhí)枮?01410629776.X的發(fā)明提供一種火電廠汽輪機(jī)在線滑壓優(yōu)化方法，進(jìn)行閥門(mén)配汽方式轉(zhuǎn)變，確定合理的高壓調(diào)門(mén)重疊度；進(jìn)行高壓調(diào)門(mén)兩閥全開(kāi)和三閥全開(kāi)時(shí)的最佳閥位點(diǎn)試驗(yàn)進(jìn)而確定最佳閥位點(diǎn)；進(jìn)行兩閥全開(kāi)和三閥全開(kāi)最佳閥位點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)性比較；計(jì)算背壓修正壓力差、主汽溫度修正壓力差、再熱溫度修正壓力差、高壓缸效率修正壓力差、再熱減溫水修正壓力差，利用上述各修正壓力差計(jì)算滑壓優(yōu)化壓力差，再由滑壓優(yōu)化壓力差與滑壓設(shè)計(jì)值及限定條件計(jì)算得出滑壓優(yōu)化壓力即最佳壓力，利用耗差系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示最佳壓力，實(shí)現(xiàn)最佳閥位精確控制，從而實(shí)現(xiàn)滑壓優(yōu)化且實(shí)現(xiàn)全季節(jié)滑壓的量化和可視化。申請(qǐng)?zhí)枮?01510530163.5的專(zhuān)利公開(kāi)了一種基于主蒸汽流量的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化的控制方法，包括如下步驟：步驟1，根據(jù)主蒸汽流量和蒸汽比容得到主蒸汽流量計(jì)算模型；步驟2，進(jìn)行滑壓優(yōu)化試驗(yàn)，確定不同負(fù)荷下的機(jī)組最優(yōu)運(yùn)行主蒸汽壓力；步驟3，機(jī)組DCS的滑壓控制邏輯根據(jù)公式(3)與公式(5)得到的主蒸汽流量和最優(yōu)主蒸汽壓力進(jìn)行汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化控制。該發(fā)明針對(duì)汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行過(guò)程中背壓、主再熱汽溫、供熱等因素變化時(shí)，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，提出一種基于主蒸汽流量的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化的控制方法，使汽輪機(jī)在影響因素變化時(shí)仍然能夠保持最優(yōu)運(yùn)行方式，進(jìn)一步挖掘機(jī)組節(jié)能潛力。然而在傳統(tǒng)方法中，為了消除機(jī)組背壓的影響，通常做出多個(gè)背壓下的滑壓曲線。針對(duì)不同的氣溫，需要在機(jī)組DCS中手工切換選取相應(yīng)背壓下的滑壓曲線，這種控制方式比較繁瑣而且精度較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對(duì)汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行過(guò)程中背壓變化時(shí)，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，提出一種基于多維曲面的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化控制方法，使汽輪機(jī)在背壓變化時(shí)仍然能夠保持最優(yōu)運(yùn)行方式，進(jìn)一步提高機(jī)組滑壓運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：一種基于多維曲面的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化控制方法，包括如下步驟：1)在負(fù)荷機(jī)組的運(yùn)行區(qū)間，選取若干常規(guī)負(fù)荷點(diǎn)，進(jìn)行汽輪機(jī)熱效率對(duì)比試驗(yàn)，并進(jìn)行滑壓運(yùn)行優(yōu)化；2)根據(jù)機(jī)組背壓修正曲線，得出不同背壓下的滑壓數(shù)據(jù)；3)根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出滑壓控制函數(shù)，函數(shù)公式如下：式中的Pzq為最優(yōu)主蒸汽壓力，單位為MPa；Pk為背壓，單位為kPa；Q為發(fā)電機(jī)功率，單位為MW；C1、C2、C3、C4、C5分別為公式系數(shù)；4)在DCS中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果，即把得到的多維滑壓曲面函數(shù)(2)做進(jìn)機(jī)組DCS中，就可實(shí)現(xiàn)多維曲面的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化控制。進(jìn)一步地，步驟1)中所述負(fù)荷機(jī)組的運(yùn)行區(qū)間為50％THA～100％THA，所述常規(guī)負(fù)荷點(diǎn)選取50％THA、60％THA、70％THA、80％THA和定壓負(fù)荷點(diǎn)；在選取的各負(fù)荷下進(jìn)行變主汽壓力的汽輪機(jī)熱效率對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)采用負(fù)荷作為基準(zhǔn)，即保持負(fù)荷不變，根據(jù)機(jī)組具體情況，選取不同的主蒸汽壓力，在每個(gè)負(fù)荷下選取5～6個(gè)壓力點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。進(jìn)一步地，步驟1)中所述對(duì)比試驗(yàn)的步驟為：滑壓試驗(yàn)負(fù)荷從低負(fù)荷往高負(fù)荷進(jìn)行，先做低負(fù)荷段的滑壓試驗(yàn)，再做高負(fù)荷段的滑壓試驗(yàn)；同一負(fù)荷下各壓力點(diǎn)工況的試驗(yàn)，單一方向并連續(xù)進(jìn)行，可從最低壓力點(diǎn)向最高壓力點(diǎn)進(jìn)行，也可從最高壓力點(diǎn)向最低壓力點(diǎn)進(jìn)行，各壓力點(diǎn)不能間隔進(jìn)行試驗(yàn)；主輔機(jī)設(shè)備正常投入運(yùn)行，并按照相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行汽水系統(tǒng)的隔離；滑壓優(yōu)化試驗(yàn)時(shí)在試驗(yàn)邊界條件接近的情況下進(jìn)行，每個(gè)壓力點(diǎn)工況進(jìn)行30min～40min，兩個(gè)壓力點(diǎn)之間調(diào)整間隔快速完全；滑壓優(yōu)選時(shí)以修正后熱耗率最小為原則，來(lái)選取各負(fù)荷下的機(jī)組最優(yōu)主蒸汽壓力。進(jìn)一步地，步驟1)中，在各試驗(yàn)負(fù)荷下，分別記錄下修正后熱耗率最小工況的主蒸汽壓力和修正后發(fā)電機(jī)功率，將得到的修正后發(fā)電機(jī)功率及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)主蒸汽壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合可得到以下公式：Pzq＝C1×Q+C2，式中的Pzq為最優(yōu)主蒸汽壓力，單位為MPa；Q為發(fā)電機(jī)功率，單位為MW；C1、C2分別為公式系數(shù)，通過(guò)滑壓優(yōu)化試驗(yàn)得出的該公式是機(jī)組背壓在設(shè)計(jì)背壓下的滑壓運(yùn)行曲線公式。進(jìn)一步地，步驟2)中，根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，在機(jī)組通常背壓運(yùn)行范圍內(nèi)(2.5kPa～12kPa)和機(jī)組通常負(fù)荷運(yùn)行區(qū)間(50％THA～100％THA)，選取若干個(gè)背壓值(Pk1～Pkn)和發(fā)電機(jī)功率值(QⅠ～QN)，利用機(jī)組背壓對(duì)發(fā)電機(jī)功率修正曲線，并對(duì)發(fā)電機(jī)功率進(jìn)行背壓修正，可得出不同背壓、不同發(fā)電機(jī)功率下的滑壓數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，步驟3)中，所述滑壓控制函數(shù)是以發(fā)電機(jī)功率和機(jī)組背壓為變量的多變量多維曲面函數(shù)。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出了一種基于多變量多維曲面的滑壓控制模型，該滑壓曲面控制模型只需一個(gè)控制函數(shù)即可滿(mǎn)足不同氣溫對(duì)滑壓曲線的要求，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)切換，避免了頻繁手工切換的不安全影響，它考慮機(jī)組在偏離設(shè)計(jì)參數(shù)(背壓、氣溫)下對(duì)主汽壓的影響，不需要對(duì)滑壓曲線進(jìn)行不同背壓下的切換，一個(gè)曲面函數(shù)即可滿(mǎn)足不同氣溫不同背壓下的滑壓運(yùn)行的控制，可以有效提高汽輪機(jī)在滑壓運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。附圖說(shuō)明圖1是在實(shí)施例選定負(fù)荷下的滑壓試驗(yàn)曲線。圖2是機(jī)組背壓對(duì)發(fā)電機(jī)功率的修正曲線。圖3是機(jī)組設(shè)計(jì)背壓下的滑壓運(yùn)行曲線。具體實(shí)施方式實(shí)施例如圖1至圖3所示，一種基于多維曲面的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化控制方法，包括如下步驟：1)在負(fù)荷機(jī)組的運(yùn)行區(qū)間，選取若干常規(guī)負(fù)荷點(diǎn)，進(jìn)行汽輪機(jī)熱效率對(duì)比試驗(yàn)，并進(jìn)行滑壓運(yùn)行優(yōu)化；2)根據(jù)機(jī)組背壓修正曲線，得出不同背壓下的滑壓數(shù)據(jù)；3)根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出滑壓控制函數(shù)；4)在DCS中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果，即把得到的多維滑壓曲面函數(shù)做進(jìn)機(jī)組DCS中，就可實(shí)現(xiàn)多維曲面的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化控制。步驟1)中進(jìn)行滑壓運(yùn)行優(yōu)化，在50％THA～100％THA負(fù)荷機(jī)組運(yùn)行區(qū)間內(nèi)，選取若干個(gè)常規(guī)負(fù)荷點(diǎn)，一般選取50％THA、60％THA、70％THA、80％THA和定壓負(fù)荷點(diǎn)。在選取的各負(fù)荷下進(jìn)行變主汽壓力的汽輪機(jī)熱效率對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)采用負(fù)荷作為基準(zhǔn)，即保持負(fù)荷不變。根據(jù)機(jī)組具體情況，選取不同的主蒸汽壓力，通常在每個(gè)負(fù)荷下選取5～6個(gè)壓力點(diǎn)(至少3個(gè)壓力點(diǎn))進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，滑壓試驗(yàn)負(fù)荷從低負(fù)荷往高負(fù)荷進(jìn)行，即先做低負(fù)荷段的滑壓試驗(yàn)，再做高負(fù)荷段的滑壓試驗(yàn)。同一負(fù)荷下各壓力點(diǎn)工況的試驗(yàn)，要求單一方向并連續(xù)進(jìn)行，即既可從最低壓力點(diǎn)向最高壓力點(diǎn)進(jìn)行，也可從最高壓力點(diǎn)向最低壓力點(diǎn)進(jìn)行，各壓力點(diǎn)不能間隔進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)中，主輔機(jī)設(shè)備需要正常投入運(yùn)行，并按照相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行汽水系統(tǒng)的隔離?；瑝簝?yōu)化試驗(yàn)時(shí)需要在試驗(yàn)邊界條件接近(即主再熱蒸汽溫度、機(jī)組真空及各輔機(jī)運(yùn)行狀況變化不大)的情況下進(jìn)行，每個(gè)壓力點(diǎn)工況進(jìn)行30min～40min，兩個(gè)壓力點(diǎn)之間調(diào)整間隔盡可能快速完全?；瑝簝?yōu)選時(shí)以修正后熱耗率最小為原則，來(lái)選取各負(fù)荷下的機(jī)組最優(yōu)主蒸汽壓力。在各試驗(yàn)負(fù)荷下，分別記錄下修正后熱耗率最小工況的主蒸汽壓力和修正后發(fā)電機(jī)功率，將得到的修正后發(fā)電機(jī)功率及其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)主蒸汽壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合可得到以下公式(1)：Pzq＝C1×Q+C2，式中的Pzq為最優(yōu)主蒸汽壓力，單位為MPa；Q為發(fā)電機(jī)功率，單位為MW；C1、C2分別為公式系數(shù)，通過(guò)滑壓優(yōu)化試驗(yàn)得出的該公式是機(jī)組背壓在設(shè)計(jì)背壓下的滑壓運(yùn)行曲線公式。步驟2)中，根據(jù)機(jī)組背壓修正曲線，得出不同背壓下的滑壓數(shù)據(jù)；根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，在機(jī)組通常背壓運(yùn)行范圍內(nèi)(例如：2.5kPa～12kPa)和機(jī)組通常負(fù)荷運(yùn)行區(qū)間(例如：50％THA～100％THA)，選取若干個(gè)背壓值(Pk1～Pkn)和發(fā)電機(jī)功率值(QⅠ～QN)，利用機(jī)組背壓對(duì)發(fā)電機(jī)功率修正曲線，對(duì)公式(1)中的發(fā)電機(jī)功率進(jìn)行背壓修正，可得出不同背壓、不同發(fā)電機(jī)功率下的滑壓數(shù)據(jù)。如表1所示：表1不同背壓、不同發(fā)電機(jī)功率下的滑壓數(shù)據(jù)表步驟3)中的根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出滑壓控制函數(shù)。根據(jù)表1中數(shù)據(jù)，通過(guò)以下公式(2)進(jìn)行回歸分析：式中的Pzq為最優(yōu)主蒸汽壓力，單位為MPa；Pk為背壓，單位為kPa；Q為發(fā)電機(jī)功率，單位為MW；C1、C2、C3、C4、C5分別為公式系數(shù)。回歸分析后，可得到系數(shù)C1、C2、C3、C4和C5。代入公式(2)后，即可得到機(jī)組的滑壓控制函數(shù)。該滑壓控制函數(shù)以發(fā)電機(jī)功率和機(jī)組背壓為變量，不只單獨(dú)參照發(fā)電機(jī)功率，也考慮了機(jī)組背壓的影響，是一種為多變量多維曲面函數(shù)。步驟4)中的是在DCS中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果，把得到的多維滑壓曲面函數(shù)(2)做進(jìn)機(jī)組DCS中，就可實(shí)現(xiàn)多維曲面的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化控制。下面以330MW亞臨界汽輪機(jī)組應(yīng)用本方法獲得多維滑壓曲面函數(shù)的過(guò)程為例：分別在280MW、260MW、230MW、200MW、170MW負(fù)荷下進(jìn)行滑壓優(yōu)化試驗(yàn)，280MW負(fù)荷選取3個(gè)壓力點(diǎn)，其他負(fù)荷下分別選取5個(gè)壓力點(diǎn)進(jìn)行汽輪機(jī)熱耗率試驗(yàn)，具體工況點(diǎn)見(jiàn)表2。試驗(yàn)時(shí)以負(fù)荷為基準(zhǔn)，試驗(yàn)中主輔機(jī)設(shè)備正常投入運(yùn)行，按照相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了汽水系統(tǒng)隔離。每個(gè)負(fù)荷下的試驗(yàn)是在試驗(yàn)邊界條件接近的情況下進(jìn)行熱耗率試驗(yàn)，分別計(jì)算得出各壓力點(diǎn)工況下的修正后熱耗率，繪制出對(duì)應(yīng)的滑壓試驗(yàn)曲線，圖1為200MW負(fù)荷下的滑壓試驗(yàn)曲線，同樣分別在各負(fù)荷下均繪制出類(lèi)似圖1的滑壓試驗(yàn)曲線。從曲線上查得修正后熱耗率最小時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力點(diǎn)即為最優(yōu)滑壓點(diǎn)，并記錄下對(duì)應(yīng)的修正后發(fā)電機(jī)功率。表2機(jī)組試驗(yàn)工況匯總表在280MW、260MW、230MW、200MW、170MW負(fù)荷下分別得出最優(yōu)主蒸汽壓力和對(duì)應(yīng)的修正后發(fā)電機(jī)功率，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。表3機(jī)組滑壓優(yōu)化后數(shù)據(jù)發(fā)電機(jī)功率MW280260230200170優(yōu)化后主汽壓MPa16.4215.4814.0812.6711.27根據(jù)表2中數(shù)據(jù)就可以擬合得出優(yōu)化后的滑壓曲線函數(shù)如下：Pzq＝4.683×10-2×Q+3.305(3)，式中的Pzq——最優(yōu)主蒸汽壓力，MPa，10≤Pzq≤16.7；Q——發(fā)電機(jī)功率，MW，160≤Q≤360。相應(yīng)的可以繪制出機(jī)組在設(shè)計(jì)背壓下的滑壓曲線如圖2。圖3為機(jī)組背壓對(duì)功率的修正曲線，在機(jī)組通常背壓運(yùn)行范圍內(nèi)(2.5kPa～11.8kPa)和機(jī)組通常負(fù)荷運(yùn)行區(qū)間(160MW～360MW)，選取若干個(gè)背壓值(2.5、2.75、3……11、11.5、11.8)和發(fā)電機(jī)功率值(165、180、195……330、345、360)。在每個(gè)背壓下，利用修正曲線對(duì)選取的各發(fā)電機(jī)功率進(jìn)行相應(yīng)修正，將修正后的發(fā)電機(jī)功率值代入公式(3)，即可得出不同背壓下的滑壓值。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。根據(jù)表4中的滑壓數(shù)據(jù)對(duì)公式(2)進(jìn)行回歸分析，可得到公式系數(shù)，進(jìn)而得出滑壓控制函數(shù)如下：式中Pzq——最佳主蒸汽壓力(絕壓)，MPa，10≤Pzq≤16.7；Pk——平均排汽壓力(絕壓)，kPa，2.5≤Pk≤11.8；Q——發(fā)電機(jī)功率，MW，160≤Q≤360。公式(4)是一個(gè)多維曲面函數(shù)，是由機(jī)組背壓和發(fā)電機(jī)功率共同決定的。將公式(4)做入DCS組態(tài)中，就可以實(shí)現(xiàn)多維曲面的汽輪機(jī)滑壓優(yōu)化控制。表4機(jī)組不背壓下的滑壓值最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3