重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量裝置，其特征在于包括如下步驟：1）進(jìn)行壓氣機(jī)進(jìn)氣歧管差壓數(shù)據(jù)的合理性分析，剔除部分不合理數(shù)據(jù)；2）根據(jù)步驟1）得到的數(shù)據(jù)樣本結(jié)合集散控制系統(tǒng)DCS數(shù)據(jù)進(jìn)行壓氣機(jī)空氣流量運(yùn)行性能測(cè)算，采用相對(duì)誤差不大的運(yùn)行數(shù)據(jù)為建模樣本；3）根據(jù)步驟2）確定的建模樣本建立壓氣機(jī)的變工況模型，4）根據(jù)步驟3）建立的變工況模型，建立重型壓氣機(jī)空氣流量和效率的在線監(jiān)測(cè)裝置，以在線監(jiān)測(cè)重型燃?xì)廨啓C(jī)變工況運(yùn)行中壓氣機(jī)空氣流量和壓氣機(jī)效率。本發(fā)明適用于重型燃?xì)廨啓C(jī)變工況運(yùn)行中壓氣機(jī)空氣流量和壓氣機(jī)效率的在線監(jiān)測(cè)，具有進(jìn)一步指導(dǎo)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的運(yùn)行，提高燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組效率的有益效果。
【專利說(shuō)明】重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量方法及裝置，主要是在線檢測(cè)重型燃?xì)廨啓C(jī)變工況運(yùn)行中壓氣機(jī)空氣流量和壓氣機(jī)效率。適用于9F級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組。屬于發(fā)電工業(yè)及附屬設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】:
[0002]電力工業(yè)中所使用的重型燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)流量大、級(jí)數(shù)多、壓比高。影響壓氣機(jī)性能因素，主要是由于燃?xì)廨啓C(jī)在實(shí)際運(yùn)行中常常處于偏離設(shè)計(jì)工況的狀態(tài)，因此對(duì)于壓氣機(jī)流量無(wú)法采用直接測(cè)量手段。
[0003]對(duì)于可調(diào)導(dǎo)葉IGV (下稱:IGV)溫度控制的燃?xì)廨啓C(jī)，其環(huán)境溫度特性的研究遠(yuǎn)比定性分析復(fù)雜。9F等級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，壓氣機(jī)設(shè)置可調(diào)導(dǎo)葉(IGV)。當(dāng)機(jī)組啟停或調(diào)整負(fù)荷時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)IGV葉片角度的變化，限制進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣流量，從而達(dá)到保護(hù)機(jī)組安全運(yùn)行、提高運(yùn)行效率的目的。IGV的最小開(kāi)度為34度，最大開(kāi)度為一 5度。啟動(dòng)令發(fā)出(L4maSteron), IGV即打開(kāi)到中間開(kāi)度，以減小空氣流量，防止機(jī)組喘振。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速>2745rpm時(shí)，IGV關(guān)閉到最小開(kāi)度，在燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷〈108MW時(shí)，保持最小開(kāi)度不變，以維持較高的燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度，提高聯(lián)合循環(huán)的整體效率。若負(fù)荷繼續(xù)增加，則IGV逐漸打開(kāi)，到燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷等于243MW時(shí)達(dá)到最大開(kāi)度，之后即使負(fù)荷繼續(xù)增加，IGV開(kāi)度也保持不變。由于IGV參與燃?xì)廨啓C(jī)的自動(dòng)控制，使得燃?xì)廨啓C(jī)各部件的參數(shù)及環(huán)境溫度特性的研究，問(wèn)題變得復(fù)雜。
[0004]由于外界負(fù)荷、環(huán)境溫度等的影響，燃?xì)廨啓C(jī)的參數(shù)變化頻繁，例如，IGV開(kāi)度、燃?xì)廨啓C(jī)功率等參數(shù)。很難通過(guò)實(shí)際采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)得到一定負(fù)荷情況下的環(huán)境溫度特性，這就需要盡量結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，必須通過(guò)理論分析、計(jì)算的方法，獲得燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)的IGV溫控規(guī)律模型、壓氣機(jī)壓比η C、壓氣機(jī)進(jìn)氣阻力模型、壓氣機(jī)流量Ge- (IGV，ta)模型、IGV溫控規(guī)律下的壓氣機(jī)效率一流量特性模型。
[0005]為了獲得壓氣機(jī)特性的數(shù)據(jù)，可以采用實(shí)驗(yàn)、氣動(dòng)熱力計(jì)算、全三維數(shù)值模、曲線擬合等方法得到。其中，實(shí)驗(yàn)的方法花費(fèi)高，獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)有限，很少有公開(kāi)數(shù)據(jù)；全三維數(shù)值模擬計(jì)算量太大，計(jì)算周期長(zhǎng)；氣動(dòng)熱力計(jì)算方法直接計(jì)算時(shí)精度難以保證，應(yīng)用較少。因此，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中受到了一定限制。
[0006]要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓氣機(jī)流量和壓氣機(jī)效率可通過(guò)建立壓氣機(jī)的變工況特性仿真模型，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行工況參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線計(jì)算得到。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]本發(fā)明的目的之一，是為了提供一種重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量方法。可適用于機(jī)組運(yùn)行中在線實(shí)時(shí)對(duì)壓氣機(jī)的空氣流量的壓氣機(jī)效率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0008]本發(fā)明的目的之二，是為提供一種重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量裝置，該裝置適用于重型燃?xì)廨啓C(jī)變工況運(yùn)行中壓氣機(jī)空氣流量和壓氣機(jī)效率的在線監(jiān)測(cè)，可進(jìn)一步指導(dǎo)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的運(yùn)行，提高燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組效率。[0009]本發(fā)明的目的之一可以通過(guò)采取以下技術(shù)方案達(dá)到:
[0010]重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量方法，其特征在于包括如下步驟:
[0011]I)進(jìn)行壓氣機(jī)進(jìn)氣歧管差壓數(shù)據(jù)的合理性分析，剔除部分不合理數(shù)據(jù)；
[0012]2)根據(jù)步驟I)得到的數(shù)據(jù)樣本結(jié)合集散控制系統(tǒng)DCS數(shù)據(jù)進(jìn)行壓氣機(jī)空氣流量運(yùn)行性能測(cè)算，采用相對(duì)誤差不大的運(yùn)行數(shù)據(jù)為建模樣本；
[0013]3)根據(jù)步驟2)確定的建模樣本建立壓氣機(jī)的變工況模型，包括:
[0014]3-1)建立燃?xì)廨啓C(jī)的IGV溫控規(guī)律模型，
[0015]3-2)建立壓氣機(jī)壓比模型C- (IGV，ta),
[0016]3-3)建立壓氣機(jī)流量特性模型Ge- (IGV，ta),
[0017]3-4)建立壓氣機(jī)進(jìn)氣阻力模型，
[0018]3-5)建立IGV溫控規(guī)律下的壓氣機(jī)效率一流量特性曲線模型；
[0019]4)根據(jù)步驟3)建立的變工況模型，建立重型壓氣機(jī)空氣流量和效率的在線監(jiān)測(cè)裝置，以在線監(jiān)測(cè)重型燃?xì)廨啓C(jī)變工況運(yùn)行中壓氣機(jī)空氣流量和壓氣機(jī)效率。
[0020]本發(fā)明的目的之一還可以采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0021]進(jìn)一步地，步驟I)所述進(jìn)行壓氣機(jī)進(jìn)氣歧管差壓數(shù)據(jù)的合理性分析，是指采用壓氣機(jī)進(jìn)氣歧管靜壓法，根據(jù)表達(dá)式(2- 1)計(jì)算壓氣機(jī)的空氣流量，
[0022]
【權(quán)利要求】
1.重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量方法，其特征在于包括如下步驟: . 1)進(jìn)行壓氣機(jī)進(jìn)氣歧管差壓數(shù)據(jù)的合理性分析，剔除部分不合理數(shù)據(jù)； .2)根據(jù)步驟I)得到的數(shù)據(jù)樣本結(jié)合集散控制系統(tǒng)DCS數(shù)據(jù)進(jìn)行壓氣機(jī)空氣流量運(yùn)行性能測(cè)算，采用相對(duì)誤差不大的運(yùn)行數(shù)據(jù)為建模樣本； . 3)根據(jù)步驟2)確定的建模樣本建立壓氣機(jī)的變工況模型，包括: . 3-1)建立燃?xì)廨啓C(jī)的IGV溫控規(guī)律模型， . 3-2)建立壓氣機(jī)壓比模型C- (IGV，ta)， . 3-3)建立壓氣機(jī)流量特性模型Ge- (IGV，ta), . 3-4)建立壓氣機(jī)進(jìn)氣阻力模型， . 3-5)建立IGV溫控規(guī)律下的壓氣機(jī)效率一流量特性曲線模型； . 4)根據(jù)步驟3)建立的變工況模型，建立重型壓氣機(jī)空氣流量和效率的在線監(jiān)測(cè)裝置，以在線監(jiān)測(cè)重型燃?xì)廨啓C(jī)變工況運(yùn)行中壓氣機(jī)空氣流量和壓氣機(jī)效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量方法，其特征在于:步驟I)所述進(jìn)行壓氣機(jī)進(jìn)氣歧管差壓數(shù)據(jù)的合理性分析，是指采用壓氣機(jī)進(jìn)氣歧管靜壓法，根據(jù)表達(dá)式(2-1)計(jì)算壓氣機(jī)的空氣流量，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量方法，其特征在于: 1)采用鑒別進(jìn)氣歧管差壓值合理性的判別式形式，具體用如下表達(dá)式表示，
Dp⑴=(a.IGV3+b.IGV2+.IGV+c) / (ta+273.15) 式中:上標(biāo)(i)表示第i次數(shù)據(jù)樣本；Dp=(-Pin-AP)，稱為差壓值；a、b、c為常數(shù),與數(shù)據(jù)樣本有關(guān)； .2)鑒別歧管靜壓數(shù)據(jù)合理的步驟為: . 2-1)根據(jù)原始樣本(或新樣本)，擬合Dpa)=F(1GV，ta)，為第1次判別式； . 2-2)剔除原始樣本(或新樣本)中的不合理數(shù)據(jù)，即將|Dp-Dp(1) |/Dp(1)≥5%的數(shù)據(jù)剔除，獲得新樣本，擬合Dp⑵=F(IGV，ta)，為第2次判別式； .2-3)重復(fù)步驟(2)，直到數(shù)據(jù)樣本滿足要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量方法，其特征在于:建立燃?xì)廨啓C(jī)的IGV溫控規(guī)律模型， 綜合分析燃?xì)廨啓C(jī)常規(guī)透平排氣溫度T4 -1GV規(guī)律圖和燃?xì)廨啓C(jī)常規(guī)透平計(jì)算進(jìn)氣溫度T3 -1GV規(guī)律圖，得到燃?xì)廨啓C(jī)的IGV溫控規(guī)律如下:當(dāng)1GV開(kāi)度在39%~100%之間時(shí)，隨著IGV開(kāi)度的增大，燃?xì)廨啓C(jī)按等排氣溫度運(yùn)行，透平進(jìn)氣溫度T3較緩慢升至限定值；當(dāng)IGV開(kāi)度在39%以下時(shí)，隨著IGV開(kāi)度減小，燃?xì)廨啓C(jī)功率降低，透平進(jìn)氣溫度相對(duì)較快速下降，即燃?xì)廨啓C(jī)的IGV溫控規(guī)律模型用透平進(jìn)氣溫度T3與IGV開(kāi)度之間的溫控規(guī)律表達(dá)為:
T3=2.4725.1GV+1404.1,1GV ≤ 39%T3=0.6943.IGV+1473.4，IGV>39%
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量方法，其特征在于: O建立壓氣機(jī)壓比模型C- (IGV，ta), 建立并分析壓氣機(jī)壓比隨IGV開(kāi)度的變化圖，機(jī)組帶負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，壓氣機(jī)壓比模型C- (IGV，ta)用表達(dá)式描述為:
Gc= (a.ta+b) IGV2+ (c.ta+d) IGV+ (e.ta+f) 式中:常數(shù)a、b、c、d、e、f的數(shù)值由圖中曲線擬合得到； .2)建立壓氣機(jī)流量模型Ge-(IGV，ta), 采用歧管靜壓法分析壓氣機(jī)空氣流量測(cè)算值隨IGV開(kāi)度的變化圖，機(jī)組帶負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，壓氣機(jī)流量模型Ge- (IGV，ta)用表達(dá)式描述為:
Gc= (a.ta+b) IGV2+ (c.ta+d) IGV+ (e.ta+f) 式中:常數(shù)a、b、c、d、e、f的數(shù)值由圖中曲線擬合得到； . 3)建立壓氣機(jī)進(jìn)氣阻力模型， 壓氣機(jī)進(jìn)氣阻力主要考慮進(jìn)氣過(guò)濾器(兩級(jí))的流動(dòng)阻力，上述阻力可表達(dá)為:
6.重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量裝置，其特征在于:包括數(shù)據(jù)采集單元(I)、數(shù)據(jù)處理單元(2)、壓氣機(jī)測(cè)量模型單元(3)、壓氣機(jī)實(shí)時(shí)流量單元(4)和壓氣機(jī)實(shí)時(shí)效率單元(5)，由數(shù)據(jù)采集單元(I)實(shí)時(shí)采集機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的負(fù)荷、大氣壓力、大氣溫度、大氣濕度、IGV開(kāi)度、進(jìn)氣濾網(wǎng)差壓、進(jìn)氣岐管負(fù)壓的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元將收集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理成數(shù)據(jù)信號(hào)，傳送到壓氣機(jī)測(cè)量模型單元(3)測(cè)算，測(cè)算結(jié)果作為壓氣機(jī)實(shí)時(shí)空氣流量和壓氣機(jī)實(shí)時(shí)效率，并分別送到壓氣機(jī)實(shí)時(shí)流量單元(4)和壓氣機(jī)實(shí)時(shí)效率單元(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量裝置，其特征在于:壓氣機(jī)測(cè)量模型單元(3)由燃?xì)廨啓C(jī)的IGV溫控規(guī)律模型、壓氣機(jī)壓比模型Jic- (IGV，ta)、壓氣機(jī)流量模型Ge- (IGV，ta)、壓氣機(jī)進(jìn)氣阻力模型和IGV溫控規(guī)律下的壓氣機(jī)效率一流量特性曲線模型組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量裝置，其特征在于:1)燃?xì)廨啓C(jī)的IGV溫控規(guī)律模型 是指機(jī)組帶負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，透平進(jìn)氣溫度T3與IGV開(kāi)度之間的溫控規(guī)律模型，表達(dá)式描述為:
T3=2.4725.IGV+1404.1, IGV ( 39%
T3=0.6943.IGV+1473.4，IGV>39% ； 2)壓氣機(jī)壓比ire-(IGV, ta)模型 是指機(jī)組帶負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，壓氣機(jī)壓比nc- (IGV，ta)關(guān)系，用表達(dá)式描述為:Gc= (a.ta+b) IGV2+ (c.ta+d) IGV+ (e.ta+f) 式中:常數(shù)a、b、c、d、e、f的數(shù)值由圖中曲線擬合得到； 3)壓氣機(jī)流量Ge-(IGV, ta)模型 是指機(jī)組帶負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，壓氣機(jī)流量Ge- (IGV，ta)關(guān)系，用表達(dá)式描述為:Gc= (a.ta+b) IGV2+ (c.ta+d) IGV+ (e.ta+f) 式中:常數(shù)a、b、c、d、e、f的數(shù)值由圖中曲線擬合得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量裝置，其特征在于:壓氣機(jī)進(jìn)氣阻力模型，是指壓氣機(jī)進(jìn)氣阻力主要考慮進(jìn)氣過(guò)濾器(兩級(jí))的流動(dòng)阻力，上述阻力可表達(dá)為:
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的重型壓氣機(jī)空氣流量和效率在線測(cè)量裝置，其特征在于:IGV溫控規(guī)律下的壓氣機(jī)效率一流量特性曲線模型，是指機(jī)組在IGV溫控規(guī)律下、恒速運(yùn)行時(shí)，壓氣機(jī)效率一流量(環(huán)境壓力定為101.3kPa)關(guān)系可描述為:

【文檔編號(hào)】F04B51/00GK103498788SQ201310432650
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】鄧永, 楊承, 馬曉茜 申請(qǐng)人:深圳市廣前電力有限公司