本發(fā)明涉及機電智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于凝結(jié)水節(jié)流的火電機組控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

通常，變頻能力是發(fā)電機組的并網(wǎng)的必備能力。電網(wǎng)頻率的快速穩(wěn)定、高質(zhì)量的通電技術(shù)才能滿足混合電網(wǎng)的要求。為了實現(xiàn)和滿足通電技術(shù)的要求，傳統(tǒng)火力發(fā)電廠對于火力發(fā)電機組的節(jié)能和性能控制主要依靠控制機組的燃料進(jìn)出來達(dá)到實現(xiàn)控制機組負(fù)荷的目的?，F(xiàn)實中發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)機組控制系統(tǒng)存在控制延遲和燃燒慣性問題等突出問題。因此不得不思考新的管理和控制技術(shù)來提高火電機組的工作效率。

在長期電廠并網(wǎng)的管理中發(fā)現(xiàn)，充分利用火電機組工作中產(chǎn)生的蓄熱可以很好地解決這一問題。因此凝結(jié)水節(jié)流技術(shù)應(yīng)運而生，1992年siemens公司在歐洲國家電網(wǎng)的要求下，提出并采用了凝結(jié)水節(jié)流技術(shù)用以實現(xiàn)機組負(fù)荷快速而有效的調(diào)控。

現(xiàn)有的采用凝結(jié)水節(jié)流技術(shù)進(jìn)行機組負(fù)荷調(diào)控存在著效率低下、截流水位控制不及時。此外調(diào)控策略不夠完善使得機組負(fù)荷過載，減少設(shè)備的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于改進(jìn)的凝結(jié)水節(jié)流的火電機組控制方法，其基于凝結(jié)水節(jié)流的負(fù)荷調(diào)節(jié)方案，采用“全滑壓和調(diào)控凝結(jié)水流量”的變負(fù)荷控制策略，能夠提高機組的效率；控制凝結(jié)水流量在短時間內(nèi)快速改變，在除氧器和凝汽器中的水位調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)閥口的尺寸來增加或減少凝結(jié)水流量值，實現(xiàn)對低壓加熱器及除氧器中汽輪機的抽汽量調(diào)節(jié)，進(jìn)而短時獲取或釋放一部分機組的負(fù)載。

為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種基于凝結(jié)水節(jié)流的火電機組控制方法，包括如下步驟：

步驟1)，優(yōu)化控制策略分析

步驟11)，在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎(chǔ)上，依據(jù)補水調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)水位變化；

步驟12)，改進(jìn)低壓加熱器疏水控制系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)低壓加熱器在凝結(jié)水節(jié)流控制系統(tǒng)中的平穩(wěn)控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

步驟13)，優(yōu)化機組負(fù)荷指令的控制，實現(xiàn)節(jié)流閥口的開關(guān)和口徑流量控制自如，確保機組的安全運行；

步驟2)，根據(jù)質(zhì)量和能量守恒定律，構(gòu)建熱經(jīng)濟(jì)狀態(tài)方程

步驟21)，構(gòu)建汽水分布方程；

步驟22)，構(gòu)建系統(tǒng)動力輸出功率方程；

步驟23)，構(gòu)建系統(tǒng)動力輸入能量方程；

步驟3)，凝結(jié)水節(jié)流功率調(diào)節(jié)計算

步驟31)，分析除氧器進(jìn)出口汽水流動態(tài)以及進(jìn)入低壓加熱器的凝結(jié)水流量建立數(shù)學(xué)模型；

進(jìn)一步地，步驟21)中，所述的汽水分布方程如下：

[a][di]+[qf]＝d0[τi]，

式中，[di]為加熱器進(jìn)出汽流量矩陣，qf為額外加熱量矩陣，d0為加熱器對應(yīng)的抽汽流量，其中，[a]為系統(tǒng)矩陣，[a]的表達(dá)式為：

其中：

qi為第i級加熱器的出氣熵增量，qi＝hi-hdiqi或qi＝hi-hw(i+1)；

hi為第i級加熱器的抽汽焓值；

τ為進(jìn)水熵增量，τi＝hwi-hw(i+1)；

γi為第i級加熱器的給水焓升，γi＝hd(i-1)-hw(i+1)或γi＝hd(i-1)-hdi；

hdi為第i級加熱器的疏水焓值；

hwi表示第i級加熱器出口焓值。

進(jìn)一步地，步驟22)中，所述的系統(tǒng)動力輸出功率方程如下：

n＝d0(h0+σ-hc)-∑idi(h0+σ-hc)-∑i+1di(hi-hc)+nf，

上式中，d0表示加熱器對應(yīng)的入口處抽汽質(zhì)量流量矩陣，h0為加熱器進(jìn)口處抽氣焓值，σ為汽焓值調(diào)節(jié)參數(shù)，hi表示第i級加熱器對應(yīng)的抽汽焓值，hc表示第i級加熱器對應(yīng)的損耗汽焓值；nf表示外功率矩陣，di表示第i級加熱器對應(yīng)的抽汽質(zhì)量流量矩陣，n表示單機容量。

進(jìn)一步地，步驟23)中，所述的系統(tǒng)動力輸入能量方程如下：

q＝d0(h0+σ-hw9)+qfr，

上式中，q為動力輸入能量，hw9代表第8級加熱器的入口焓值，qfr為抽汽能量。

進(jìn)一步地，步驟31)中，

01#高壓加熱器增加qm,1,h1：

(h1-hd1)d1＝(hw1-hw2)dfw，

02#高壓加熱器增加qm,2,h2：

(hd1-hd2)d1+(h2-hd2)d2＝(hw2-hw3)dfw，

03#高壓加熱器增加qm,3,h3：

(hd2-hd3)(d1+d2)+(h3-hd3)d3＝(hw3-hw4)dfw，

05#低壓加熱器減少qm,5,h5：

(h5-hd5)d5＝(hw5-hw6)dcw，

上式中，dcw為流經(jīng)各低壓加熱器的凝結(jié)水質(zhì)量流量；

06#低壓加熱器減少qm,6,h6：

d5hd5+d6h6+dcwhw7＝(d5+d6)hd6+dcwhw6，

07#低壓加熱器減少qm,7,h7：

(d5+d6)hd6+d7h7+dcwhw8＝(d5+d6+d7)hd7+dcwhw7，

08#低壓加熱器減少qm,8,h8：

(d5+d6+d7)hd7+d8h8+dcwhw9＝(d5+d6+d7+d8)hd8+dcwhw8；

式中，hi表示第i級加熱器對應(yīng)的抽汽焓值，qm,i表示第i級加熱器的抽汽質(zhì)量流量，hw1～hw8表示第1到8級加熱器的出口焓值，hdi為第i級加熱器的疏水焓值，dfw為流過各高壓加熱器的供水流量，h1表示第一級加熱器對應(yīng)的抽汽焓值，di表示第i級加熱器對應(yīng)的抽汽質(zhì)量流量矩陣。

根據(jù)對應(yīng)關(guān)系綜上得出節(jié)流前后抽汽量的矩陣表達(dá)形式：

式中，k表示凝結(jié)水的倍數(shù)值。

本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是提供采用上述控制方法得到的控制系統(tǒng)，包含：

優(yōu)化控制策略分析模塊：在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎(chǔ)上，依據(jù)補水調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)水位變化；改進(jìn)低壓加熱器疏水控制系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)低壓加熱器在凝結(jié)水節(jié)流控制系統(tǒng)中的平穩(wěn)控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；優(yōu)化機組負(fù)荷指令的控制，實現(xiàn)節(jié)流閥口的開關(guān)和口徑流量控制自如，確保機組的安全運行；

熱經(jīng)濟(jì)狀態(tài)方程構(gòu)建模塊：用于構(gòu)建汽水分布方程，構(gòu)建系統(tǒng)動力輸出功率方程，以及構(gòu)建系統(tǒng)動力輸入能量方程；

凝結(jié)水節(jié)流功率調(diào)節(jié)計算模塊：分析除氧器進(jìn)出口汽水流動態(tài)平衡，建立數(shù)學(xué)模型；分析進(jìn)入低壓加熱器的凝結(jié)水流量。

本發(fā)明具有的有益效果在于：本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)凝結(jié)水控制系統(tǒng)的使用效率，在火力機組發(fā)電廠的節(jié)能管控中，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的節(jié)能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，具有實際的應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是凝結(jié)水節(jié)流前回、加熱系統(tǒng)圖；

圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)應(yīng)用時的示意圖；

圖3是本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化模塊圖。

具體實施方式

下面參照附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明。

實施例一

本實施例為一種基于改進(jìn)的凝結(jié)水節(jié)流的火電機組控制方法，包括如下步驟：

步驟1，優(yōu)化控制策略分析

step11在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎(chǔ)上，依據(jù)補水調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)水位變化。

step12改進(jìn)低壓加熱器疏水控制系統(tǒng)，近而實現(xiàn)低壓加熱器在凝結(jié)水節(jié)流控制系統(tǒng)中的平穩(wěn)控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

step13優(yōu)化機組負(fù)荷指令的控制實現(xiàn)節(jié)流閥口的開關(guān)和口徑流量控制自如，確保機組的安全運行。

步驟2，根據(jù)質(zhì)量和能量守恒定律，建立熱經(jīng)濟(jì)狀態(tài)方程

step21汽水分布方程：

[a][di]+[qf]＝d0[τi]，

[di]為加熱器進(jìn)出汽流量矩陣，其中[a]為系統(tǒng)矩陣，[a]的表達(dá)式為：

其中：qi為第i級加熱器的出氣熵增量，qi＝hi-hdiqi或qi＝hi-hw(i+1)；hi為第i級加熱器的抽汽焓值；

τ為進(jìn)水熵增量，τi＝hwi-hw(i+1)；

γi為第i級加熱器的給水焓升，γi＝hd(i-1)-hw(i+1)或γi＝hd(i-1)-hdi；

hdi為第i級加熱器的疏水焓值；

hwi表示第i級加熱器出口焓值。

step22系統(tǒng)動力輸出功率方程：

n＝d0(h0+σ-hc)-∑idi(h0+σ-hc)-∑i+1di(hi-hc)+nf，

上式中，d0表示加熱器對應(yīng)的入口處抽汽質(zhì)量流量矩陣，h0為加熱器進(jìn)口處抽氣焓值，σ為汽焓值調(diào)節(jié)參數(shù)，hi表示第i級加熱器對應(yīng)的抽汽焓值，hc表示第i級加熱器對應(yīng)的損耗汽焓值；nf表示外功率矩陣，di表示第i級加熱器對應(yīng)的抽汽質(zhì)量流量矩陣，n表示單機容量。

step23系統(tǒng)動力輸入能量方程：

q＝d0(h0+σ-hw9)+qfr，

上式中，q為動力輸入能量，hw9代表第8級加熱器的入口焓值，qfr為抽汽能量。

步驟3，凝結(jié)水節(jié)流功率調(diào)節(jié)計算

step31分析除氧器進(jìn)出口汽水流動態(tài)平衡，建立數(shù)學(xué)模型。

步驟31)中，

01#高壓加熱器增加qm,1,h1：

(h1-hd1)d1＝(hw1-hw2)dfw，

02#高壓加熱器增加qm,2,h2：

(hd1-hd2)d1+(h2-hd2)d2＝(hw2-hw3)dfw，

03#高壓加熱器增加qm,3,h3：

(hd2-hd3)(d1+d2)+(h3-hd3)d3＝(hw3-hw4)dfw，

05#低壓加熱器減少qm,5,h5：

(h5-hd5)d5＝(hw5-hw6)dcw，

上式中，dcw為流經(jīng)各低壓加熱器的凝結(jié)水質(zhì)量流量。

06#低壓加熱器減少qm,6,h6：

d5hd5+d6h6+dcwhw7＝(d5+d6)hd6+dcwhw6，

07#低壓加熱器減少qm,7,h7：

(d5+d6)hd6+d7h7+dcwhw8＝(d5+d6+d7)hd7+dcwhw7，

08#低壓加熱器減少qm,8,h8：

(d5+d6+d7)hd7+d8h8+dcwhw9＝(d5+d6+d7+d8)hd8+dcwhw8；

式中，hi表示第i級加熱器對應(yīng)的抽汽焓值，qm,i表示第i級加熱器的抽汽質(zhì)量流量，；hw1～hw8表示第1到8級加熱器的出口焓值，hdi為第i級加熱器的疏水焓值，dfw為流過各高壓加熱器的供水流量，h1表示第一級加熱器對應(yīng)的抽汽焓值，di表示第i級加熱器對應(yīng)的抽汽質(zhì)量流量矩陣。

根據(jù)對應(yīng)關(guān)系綜上得出節(jié)流前后抽汽量的矩陣表達(dá)形式：

式中，k表示凝結(jié)水的倍數(shù)值。

實施例二

本實施例為一種基于改進(jìn)的凝結(jié)水節(jié)流的火電機組控制系統(tǒng)，包含：

優(yōu)化控制策略分析模塊：在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎(chǔ)上，依據(jù)補水調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)水位變化；改進(jìn)低壓加熱器疏水控制系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)低壓加熱器在凝結(jié)水節(jié)流控制系統(tǒng)中的平穩(wěn)控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；優(yōu)化機組負(fù)荷指令的控制，實現(xiàn)節(jié)流閥口的開關(guān)和口徑流量控制自如，確保機組的安全運行；

熱經(jīng)濟(jì)狀態(tài)方程構(gòu)建模塊：用于構(gòu)建汽水分布方程，構(gòu)建系統(tǒng)動力輸出功率方程，以及構(gòu)建系統(tǒng)動力輸入能量方程；

凝結(jié)水節(jié)流功率調(diào)節(jié)計算模塊：分析除氧器進(jìn)出口汽水流動態(tài)平衡，建立數(shù)學(xué)模型；分析進(jìn)入低壓加熱器的凝結(jié)水流量。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學(xué)存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。