專利名稱：一種工業(yè)抽汽冷凝式蒸汽輪機(jī)的軸功率預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種軸功率預(yù)測(cè)方法，尤其是一種工業(yè)抽汽冷凝式蒸汽輪機(jī)的軸功 率預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)是工業(yè)裝置蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)的主要用汽設(shè)備，其軸功率的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是評(píng)價(jià)蒸 汽管網(wǎng)運(yùn)行效率的基礎(chǔ)，而蒸汽管網(wǎng)的能耗是工業(yè)裝置能耗的主要組成部分之一，因此蒸 汽輪機(jī)軸功率的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是提高蒸汽管網(wǎng)管理水平和運(yùn)行效率的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)降低裝置能 耗和節(jié)能減排的保障。抽汽冷凝式蒸汽輪機(jī)是一種將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能的機(jī)械， 根據(jù)蒸汽透過汽輪機(jī)組葉片時(shí)，蒸汽的相對(duì)速度是否變化又可以將其分為沖動(dòng)式和反動(dòng)式 汽輪機(jī)兩種，盡管這兩種蒸汽輪機(jī)對(duì)葉片的做功方式有所差異，但是能量的轉(zhuǎn)換過程基本 相同。

圖1是抽汽冷凝式汽輪機(jī)組的基本結(jié)構(gòu)示意圖，蒸汽由傳輸系統(tǒng)(蒸汽管網(wǎng))將 一定溫度(Ti)和壓力(Pi)的蒸汽通過進(jìn)汽閥進(jìn)入汽輪機(jī)帶動(dòng)汽輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)將蒸汽的動(dòng) 能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，抽凝式汽輪機(jī)允許在汽輪機(jī)的級(jí)之間將一定壓力品質(zhì)的蒸汽抽 出，到相對(duì)較低等級(jí)管網(wǎng)系統(tǒng)，從而為工業(yè)過程提供不同等級(jí)的蒸汽。抽凝式汽輪機(jī)的排汽 進(jìn)入一個(gè)真空凝汽器，從而減低排汽溫度，提高汽輪機(jī)的熱效率。當(dāng)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，排汽 量或者冷凝器的循環(huán)冷卻水的流量或溫度發(fā)生變化時(shí)都會(huì)引起冷凝器的真空度發(fā)生變化， 汽輪機(jī)的排汽壓力(P。)也會(huì)隨之改變，從而影響整個(gè)汽輪機(jī)的能量利用效率。汽輪機(jī)在實(shí) 際工業(yè)的應(yīng)用中由于受到運(yùn)行環(huán)境，蒸汽的品質(zhì)和負(fù)載等眾多因素的影響，其實(shí)際運(yùn)行曲 線較設(shè)計(jì)曲線會(huì)有較大程度的偏移。目前主要采用的汽輪機(jī)軸功率預(yù)測(cè)方法是在汽輪機(jī)設(shè)計(jì)曲線的基礎(chǔ)上，考慮負(fù)荷 變化，蒸汽品質(zhì)變化等特定因素的影響，對(duì)理想曲線進(jìn)行修正，從而得到實(shí)際的運(yùn)行曲線。 抽凝式蒸汽輪機(jī)能量轉(zhuǎn)化的熱力學(xué)模型可以表述如下
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)抽汽冷凝式蒸汽輪機(jī)的軸功率預(yù)測(cè)方法，其特征是，包括以下步驟步驟1儀表終端采集工業(yè)歷史數(shù)據(jù)汽輪機(jī)主蒸汽入口流量&、壓力Pi、溫度Ti、抽汽流 量F6和壓力Ρε，冷卻水的流量F。和溫度Τ。，并對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；步驟2上位機(jī)以冷凝器的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入冷凝器的冷卻水的流量F。、溫度Τ。和進(jìn) 入凝汽器的汽輪機(jī)排汽流量F。，作為凝汽器壓力神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入，求解排汽壓力Ρ。，即為 凝汽器內(nèi)的絕對(duì)壓力；步驟3上位機(jī)以主蒸汽入口流量F,、壓力Pi、溫度1\、抽汽流量F6和壓力P6作為抽汽溫 度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入，得到抽凝式汽輪機(jī)的實(shí)際抽汽溫度Te ；步驟4上位機(jī)基于前述各量計(jì)算蒸汽輪機(jī)入口、抽汽和排汽的實(shí)際比焓值印、He和H。， 并結(jié)合修正后的汽輪機(jī)做功過程的熱力學(xué)模型求解汽輪機(jī)的實(shí)際軸功率輸出Ws，所述修正 后的汽輪機(jī)做功過程的熱力學(xué)模型如下所示
2.如權(quán)利要求1所述的軸功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述的壓力神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸 入節(jié)點(diǎn)數(shù)為3，隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)在2-8之間，輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)為1。
3.如權(quán)利要求1所述的軸功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述的抽汽溫度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 的輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)為5，隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為2-15之間，輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)為1。
4.如權(quán)利要求1所述的軸功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入層到隱 含層的無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)方法。
5.如權(quán)利要求1所述的軸功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型隱含層到輸 出層的權(quán)值和閾值采用有監(jiān)督學(xué)習(xí)方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。
6.如權(quán)利要求1所述的軸功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述汽輪機(jī)機(jī)械效率ηω取值 0.9 1之間的值。
7.如權(quán)利要求1所述的軸功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述汽輪機(jī)機(jī)械效率ηω為一預(yù) 設(shè)值，該預(yù)設(shè)值為使多組汽輪機(jī)做功過程熱力學(xué)模型計(jì)算所得軸功率預(yù)測(cè)值及其相應(yīng)實(shí)際 軸功率測(cè)量值偏差最小時(shí)的nm值。
8.如權(quán)利要求1所述的軸功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，還包括步驟5，上位機(jī)基于汽輪 機(jī)能量轉(zhuǎn)化效率n，其中n = nm· nis，和預(yù)先設(shè)定的閾值，判斷汽輪機(jī)是否正常工作若 n低于閾值，則汽輪機(jī)工作不正常，上位機(jī)輸出報(bào)警信號(hào)；若n大于等于閾值，則工作正常O
全文摘要
一種工業(yè)抽汽冷凝式蒸汽輪機(jī)的軸功率預(yù)測(cè)方法，此方法是以抽汽冷凝式蒸汽輪機(jī)的熱力學(xué)模型為基礎(chǔ)，考慮工業(yè)實(shí)際應(yīng)用過程中，汽輪機(jī)受到環(huán)境溫度，冷凝水流量和溫度，以及其他眾多未知因素的影響，根據(jù)實(shí)際的工業(yè)數(shù)據(jù)，引入冷卻水的品質(zhì)，主蒸汽的進(jìn)汽品質(zhì)，抽汽壓力等參數(shù)的變化對(duì)抽汽凝汽式蒸汽輪機(jī)抽汽和排汽品質(zhì)的影響，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸方法，求得抽汽凝汽式蒸汽輪機(jī)在工業(yè)應(yīng)用中的實(shí)際凝汽壓力和抽汽溫度，再由水和蒸汽的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-IF97計(jì)算得到抽凝式汽輪機(jī)的實(shí)際抽汽和排汽比焓值，然后應(yīng)用熱力學(xué)方法，計(jì)算得到汽輪機(jī)的實(shí)際軸功率輸出。避免了對(duì)蒸汽輪機(jī)等熵效率的直接估算，提高了工業(yè)應(yīng)用蒸汽輪機(jī)裝置軸功率的預(yù)測(cè)精度，對(duì)公用工程系統(tǒng)的優(yōu)化和改造等提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。
文檔編號(hào)F01D21/00GK102135021SQ201110046938
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者葉貞成, 李澤秋, 杜文莉, 趙亮, 錢鋒 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)