一種燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測方法，所述方法包括步驟如下：步驟1，根據(jù)鍋爐運行設(shè)計規(guī)程，獲得鍋爐結(jié)構(gòu)參數(shù)，從DCS控制系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫里讀取給定時刻下汽水系統(tǒng)、換熱器系統(tǒng)的運行工況測點實時數(shù)據(jù)；步驟2，基于工質(zhì)物性參數(shù)庫計算工質(zhì)的比焓及密度；步驟3，根據(jù)工質(zhì)側(cè)能量衡算模型，分別計算工質(zhì)在汽水系統(tǒng)、換熱器系統(tǒng)中吸收的熱量,獲得工質(zhì)總能量增量；步驟4，建立工質(zhì)總能量增量與機組輸出功率之間的傳遞函數(shù)模型，并通過參數(shù)辨識獲得汽輪機效率及熱耗率。本發(fā)明可用于在線監(jiān)測汽輪機運行狀況，為機組協(xié)調(diào)優(yōu)化提供技術(shù)支撐。
【專利說明】一種燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及火力發(fā)電控制領(lǐng)域中的一種汽輪機性能的實時估計技術(shù)，具體地說，是一種基于工質(zhì)側(cè)能量動態(tài)衡算的汽輪機性能在線監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國燃煤火電機組容量占據(jù)75%左右，對火電機組的效率監(jiān)測具有重要的意義。燃煤火電機組整體的效率主要取決于鍋爐效率和汽輪機裝置效率，以及管路效率等。對于亞臨界機組，鍋爐效率在89?91%左右，管道效率可達98%以上，而汽輪機系統(tǒng)由于存在著很大的冷端損失，導(dǎo)致其效率約為40%左右，可見汽輪機系統(tǒng)效率是影響電站總體能耗的短板環(huán)節(jié)，因此在線監(jiān)測汽輪機系統(tǒng)運行性能具有重要的意義。一般地，運行性能從能量轉(zhuǎn)換角度用汽輪機裝置效率表征，從熱耗角度用熱耗率表征。近年來，許多電廠都增加了關(guān)于汽輪機的能耗分析，通常采用GB/T8117.2-2008或ASME PTC-2004中的方法計算熱耗率估計值，但是這種將熱力試驗方法直接用于在線計算的做法通常導(dǎo)致誤差較大，可信度較低。
[0003]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索，中國專利申請?zhí)?01110278504.6，
【公開日】2012_1_4，記載了一種基于電廠冷端熱量損失的汽輪機組熱耗率在線監(jiān)測裝置與方法，首先在冷凝器出入口布置功率變送器、流量傳感器、溫度傳感器等，用于計算冷端熱量損失，然后再由機組功率線性推得汽機內(nèi)功率，這兩者之和扣掉凝結(jié)水泵、給水泵耗能近似等于工質(zhì)從鍋爐中吸收的熱量，進而得到熱耗率。該方法中的吸熱量計算采用間接計算方法，精度難以保證，另外需要在現(xiàn)場額外安裝較多的硬件設(shè)備，一次性投入較大，改裝成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種燃煤機組基于工質(zhì)側(cè)能量動態(tài)衡算的汽輪機性能在線監(jiān)測方法。該方法不需要額外增加硬件，而是根據(jù)DCS (廠級監(jiān)控信息系統(tǒng))控制系統(tǒng)的實時運行測點數(shù)據(jù)，基于工質(zhì)側(cè)能量衡算實時監(jiān)測汽輪機性能。
[0005]本發(fā)明提供了一種燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測方法，具體包括以下步驟:
[0006]步驟一、根據(jù)鍋爐運行設(shè)計規(guī)程，獲得鍋爐以下結(jié)構(gòu)參數(shù):各級換熱器管道沿工質(zhì)流動方向的總長度、截面積分布，換熱器金屬壁質(zhì)量，從DCS控制系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫里讀取給定時刻下的運行工況實時數(shù)據(jù):汽包壓力、主蒸汽流量、熱再熱蒸汽流量、省煤器出口給水流量、各級換熱器測點處的工質(zhì)溫度和壓力、換熱器金屬壁溫度；
[0007]步驟二、根據(jù)工質(zhì)物性參數(shù)庫及汽包壓力，計算該給定時刻下汽包出口飽和蒸汽比焓和密度，同時設(shè)各級換熱器相鄰關(guān)鍵測點之間工質(zhì)的溫度、壓力呈線性分布，并按固定離散化步長將各級換熱器劃分為一系列微元，計算各微元的工質(zhì)比焓和密度；
[0008]步驟三、根據(jù)工質(zhì)側(cè)動態(tài)能量衡算模型，分別計算工質(zhì)在汽水系統(tǒng)、換熱器系統(tǒng)吸收的熱量，獲得工質(zhì)總能能量增量；
[0009]步驟四、建立工質(zhì)總能量增量與機組輸出功率之間的傳遞函數(shù)模型，并進行離散化得到差分方程模型，通過參數(shù)辨識獲得汽輪機效率及熱耗率，從而實現(xiàn)燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測。
[0010]優(yōu)選地，步驟三所述的工質(zhì)側(cè)動態(tài)能量衡算模型，包括汽水系統(tǒng):水冷壁工質(zhì)吸熱量計算模型；換熱器系統(tǒng):各級過熱/再熱換熱器工質(zhì)吸熱量計算模型、省煤器工質(zhì)吸熱量計算模型。
[0011]更優(yōu)選地，所述水冷壁工質(zhì)吸熱量計算模型，是指通過建立汽包、下降管、水冷壁組成的整個汽水系統(tǒng)的能量和質(zhì)量動態(tài)機理模型計算得到。
[0012]更優(yōu)選地，所述各級過熱/再熱換熱器工質(zhì)吸熱量計算模型，是指按照步驟二中劃分的微元，根據(jù)各級過熱/再熱換熱器系統(tǒng)工質(zhì)質(zhì)量、能量動態(tài)衡算方程，求得各級過熱/再熱換熱器工質(zhì)吸熱量。具體的:
[0013]質(zhì)量動態(tài)衡算方程:
【權(quán)利要求】
1.一種燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法包括步驟如下: 步驟一、根據(jù)鍋爐運行設(shè)計規(guī)程，獲得鍋爐以下結(jié)構(gòu)參數(shù):各級換熱器管道沿工質(zhì)流動方向的總長度、截面積分布，換熱器金屬壁質(zhì)量；從DCS控制系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫里讀取給定時刻下的運行工況實時數(shù)據(jù):汽包壓力、主蒸汽流量、熱再熱蒸汽流量、省煤器出口給水流量、各級換熱器測點處的工質(zhì)溫度和壓力、換熱器金屬壁溫度； 步驟二、根據(jù)工質(zhì)物性參數(shù)庫及汽包壓力，計算該給定時刻下汽包出口飽和蒸汽比焓和密度，同時設(shè)各級換熱器相鄰關(guān)鍵測點之間工質(zhì)的溫度、壓力呈線性分布，并按固定離散化步長將各級換熱器劃分為一系列微元，計算各微元的工質(zhì)比焓和密度； 步驟三、根據(jù)工質(zhì)側(cè)動態(tài)能量衡算模型，分別計算工質(zhì)在汽水系統(tǒng)、換熱器系統(tǒng)中吸收的熱量，獲得工質(zhì)總能量增量； 步驟四、建立工質(zhì)總能量增量與機組輸出功率之間的傳遞函數(shù)模型，將其離散化得到差分方程模型，通過參數(shù)辨識獲得汽輪機效率及熱耗率，從而實現(xiàn)燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種 燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測方法，其特征在于，步驟三所述的工質(zhì)側(cè)動態(tài)能量衡算模型包括水冷壁工質(zhì)吸熱量計算模型、各級過熱/再熱換熱器工質(zhì)吸熱量計算模型、省煤器工質(zhì)吸熱量計算模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測方法，其特征在于，所述各級過熱/再熱換熱器工質(zhì)吸熱量計算模型具體為: 質(zhì)量動態(tài)衡算方程:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測方法，其特征在于，步驟四所述的工質(zhì)總能量增量與機組輸出功率之間的傳遞函數(shù)模型及其差分形式為:

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測方法，其特征在于，步驟四所述辨識方法的目標(biāo)函數(shù)定義為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種燃煤機組汽輪機性能在線監(jiān)測方法，其特征在于，所述汽輪機性能在線監(jiān)測采用汽輪機效率與熱耗率兩個指標(biāo)表征，其中熱耗率HR基于實時監(jiān)測的汽輪機效率η，通過標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換式計算:HR=3600/ n。
【文檔編號】F01D21/00GK103726887SQ201310694354
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】徐亮, 袁景淇, 于彤, 胡斌, 潘玉霖, 曾豪駿, 成寶琨, 惠兆宇 申請人:上海交通大學(xué)