一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測系統(tǒng)和方法,其中包括：無線采集裝置、處理裝置以及投切裝置；所述無線采集裝置連接火電機(jī)組余熱利用系統(tǒng)，用于采集火電機(jī)組余熱利用系統(tǒng)的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)；所述機(jī)組運(yùn)行參數(shù)包括：驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力、凝結(jié)水壓力、凝結(jié)水流量并發(fā)送至處理裝置；所述處理裝置建立所述火電機(jī)組中能耗特性與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)之間的特征向量集后獲取供電煤耗率以及所述火電機(jī)組的性能；所述投切裝置連接所述處理裝置，用于根據(jù)所述處理裝置獲得的所述火電機(jī)組的性能進(jìn)行投切。通過采用無線采集裝置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)且精確的采集，能夠針對(duì)不同類型機(jī)組，確定火電機(jī)組在不同工況下的性能，合理的安排運(yùn)行投入和切除。
【專利說明】一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及火力發(fā)電領(lǐng)域，具體是一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界范圍內(nèi)的能源緊缺和市場競爭的加劇，節(jié)能降耗己成為各國電力公司和電站開展各項(xiàng)工作的主要目標(biāo)。早在80年代初期，美國EPRI對(duì)全美所有的燃煤電廠進(jìn)行了全面地調(diào)查與研究，分析認(rèn)為機(jī)組運(yùn)行方式的調(diào)整研究具有較為可觀的節(jié)能潛力。
[0003]節(jié)約能源，降低能耗，同樣是我國的一項(xiàng)長期的基本國策。電廠是消耗一次能源并生產(chǎn)二次能源的耗能大戶，每年消耗的煤量占全國煤生產(chǎn)總量的二分之一，甚至更多，因此電力行業(yè)的節(jié)能，尤其是電廠節(jié)能工作的開展具有重要意義。隨著電力事業(yè)改革的進(jìn)一步深入，電力企業(yè)必須面對(duì)更為嚴(yán)峻的市場考驗(yàn)?！皬S網(wǎng)分開，競價(jià)上網(wǎng)”等一系列措施的實(shí)行，迫使每個(gè)電力企業(yè)從自身利益出發(fā)，多角度深層次地考慮如何切實(shí)降低電廠運(yùn)行成本，延長機(jī)組的使用壽命和檢修周期，安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理。從而實(shí)現(xiàn)促進(jìn)我國電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力的需求，保證電力的穩(wěn)定、充足供應(yīng)，建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的電力行業(yè)。隨著節(jié)能降耗壓力的逐漸增大，發(fā)電企業(yè)必須要從各個(gè)方面挖掘節(jié)能潛力。
[0004]目前，發(fā)電企業(yè)余熱利用的主要方式有鍋爐煙氣余熱再利用和利用吸收式熱泵進(jìn)行余熱利用等，這都是提高機(jī)組循環(huán)效率的有效手段，從而作為促進(jìn)發(fā)電企業(yè)提高效率的節(jié)能措施之一。
[0005]煙氣余熱再利用從上世紀(jì)50年代以來，在6.0?1000麗等級(jí)電站鍋爐上進(jìn)行了廣泛的探索，取得了一定的成績，但是與國外先進(jìn)設(shè)計(jì)相比存在較大差距，上世紀(jì)90年代以來，俄羅斯、德國等國家根據(jù)能源價(jià)格和環(huán)保要求的變化，鍋爐排煙溫度設(shè)計(jì)值降低到100°C，并在新建機(jī)組或老機(jī)組改造中得到了工程驗(yàn)證，供電煤耗下降6?7g/kWh。根據(jù)能級(jí)和系統(tǒng)工程的原理，目前一種深度回收鍋爐排煙熱量提高機(jī)組循環(huán)效率的系統(tǒng)，如圖1所示，此系統(tǒng)由四個(gè)部分構(gòu)成:煙氣深度冷卻單元11、空氣加熱前置預(yù)熱器單元12、旁路高壓給水單元13和旁路高壓凝結(jié)水單元14。電除塵器后，煙溫125°C由煙氣冷卻器深度冷卻為到90°C，回收熱量傳遞給熱水媒15，熱水媒通過空氣加熱前置預(yù)熱器單元12將熱量傳遞給空氣，空氣溫度由20°C上升到60°C ;旁路煙道從省煤器16后引出19%的380°C鍋爐高溫?zé)煔饧訜峤o水和凝結(jié)水，將鍋爐煙溫冷卻到125°C。
[0006]另一種余熱利用系統(tǒng)則是采用吸收式熱泵回收循環(huán)水熱量，如圖2所示，以循環(huán)冷卻水作為低溫?zé)嵩矗?.35MPa的抽汽作為驅(qū)動(dòng)熱源，可將采暖用熱網(wǎng)加熱器將回水加熱到50?80°C左右，循環(huán)冷卻水降低后作為冷介質(zhì)再去凝汽器循環(huán)利用，提高了全廠熱源利用。余熱利用系統(tǒng)采用的溴化鋰吸收式熱泵具有較大的節(jié)能優(yōu)勢，熱泵能效比COP —般在1.65?1.85左右。熱網(wǎng)主網(wǎng)回水管道通過吸收式熱泵升溫，熱源利用汽輪機(jī)組抽汽和閉式循環(huán)水溫度(即循環(huán)水到吸收式熱泵放熱后再進(jìn)入冷凝器。熱網(wǎng)主網(wǎng)回水通過吸收式熱泵將55°C回水提升到75°C，再進(jìn)入機(jī)組熱網(wǎng)加熱器，將75°C回水加熱到111.6°C，然后通過尖峰加熱器由111.6°C提升到135°C供給熱用戶。
[0007]上述這些余熱利用系統(tǒng)的特點(diǎn)都是提高了能源利用率，但同時(shí)也改變了汽輪機(jī)的整個(gè)熱力系統(tǒng)，并且使系統(tǒng)更為復(fù)雜，從而使得在線監(jiān)測機(jī)組的能耗指標(biāo)更加難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明實(shí)施例提供一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測系統(tǒng)和方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從而使得在線監(jiān)測機(jī)組的能耗指標(biāo)更加難以實(shí)現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明實(shí)施例中一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括:
[0010]無線采集裝置、處理裝置以及投切裝置；
[0011]所述無線采集裝置連接火電機(jī)組余熱利用系統(tǒng)，用于采集火電機(jī)組余熱利用系統(tǒng)的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)；所述機(jī)組運(yùn)行參數(shù)包括:驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力、凝結(jié)水壓力、凝結(jié)水流量并發(fā)送至處理裝置；
[0012]所述處理裝置建立所述火電機(jī)組中能耗特性與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)之間的特征向量集后獲取供電煤耗率以及所述火電機(jī)組的性能；
[0013]所述投切裝置連接所述處理裝置，用于根據(jù)所述處理裝置獲得的所述火電機(jī)組的性能進(jìn)行投切。
[0014]上述的火電機(jī)組性能的監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述無線采集裝置還包括:
[0015]變送器，用于采集所述機(jī)組運(yùn)行參數(shù)并發(fā)送至端子槽；
[0016]端子槽，連接變送器以及標(biāo)準(zhǔn)電阻，用于改變所述無線采集裝置在采集過程中的工作模式信號(hào)；
[0017]標(biāo)準(zhǔn)電阻，用于將所述機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；
[0018]電壓測量部件，與所述標(biāo)準(zhǔn)電阻相連接，用于測量所述電壓信號(hào)的電壓值；
[0019]中央處理器，與所述電壓測量部件相連接，用于將所述電壓信號(hào)的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)加時(shí)標(biāo)，并且將不同類型的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)分別進(jìn)行存儲(chǔ)；
[0020]無線傳輸部件，與所述中央處理器相連，用于將中央處理器輸出的信號(hào)傳輸給所述處理裝置。
[0021]上述的火電機(jī)組性能的監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述中央處理器還用于將所述電壓測量部件測量的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的電壓值按照不同的量程進(jìn)行處理，最終輸出與所述機(jī)組運(yùn)行參數(shù)對(duì)應(yīng)的電壓數(shù)據(jù)。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測方法，其中，所述方法包括:
[0023]通過無線采集裝置采集火電機(jī)組余熱利用系統(tǒng)的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)；所述機(jī)組運(yùn)行參數(shù)包括:驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力、凝結(jié)水壓力、凝結(jié)水流量；
[0024]建立所述火電機(jī)組中能耗特性與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)之間的特征向量集；所述能耗特性與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)之間的特征向量集包括:工質(zhì)的熱物性狀態(tài)參數(shù)之間的特征向量、所述火電機(jī)組中汽輪機(jī)組的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)向量、所述火電機(jī)組的功率方程和吸熱量方程；
[0025]通過所述能耗特性與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)之間的特征向量集獲取供電煤耗率，并根據(jù)所述供電煤耗率監(jiān)測所述火電機(jī)組的性能；
[0026]通過投切裝置根據(jù)所述火電機(jī)組的性能進(jìn)行投切。
[0027]上述火電機(jī)組性能的監(jiān)測方法，其中，所述方法還包括:根據(jù)公式(I):[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括: 無線采集裝置、處理裝置以及投切裝置； 所述無線采集裝置連接火電機(jī)組余熱利用系統(tǒng)，用于采集火電機(jī)組余熱利用系統(tǒng)的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)；所述機(jī)組運(yùn)行參數(shù)包括:驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力、凝結(jié)水壓力、凝結(jié)水流量并發(fā)送至處理裝置； 所述處理裝置建立所述火電機(jī)組中能耗特性與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)之間的特征向量集后獲取供電煤耗率以及所述火電機(jī)組的性能； 所述投切裝置連接所述處理裝置，用于根據(jù)所述處理裝置獲得的所述火電機(jī)組的性能進(jìn)行投切。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組性能的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線采集裝置還包括: 變送器，用于采集所述機(jī)組運(yùn)行參數(shù)并發(fā)送至端子槽； 端子槽，連接變送器以及標(biāo)準(zhǔn)電阻，用于改變所述無線采集裝置在采集過程中的工作模式信號(hào)； 標(biāo)準(zhǔn)電阻，用于將所述機(jī)組 運(yùn)行參數(shù)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)； 電壓測量部件，與所述標(biāo)準(zhǔn)電阻相連接，用于測量所述電壓信號(hào)的電壓值； 中央處理器，與所述電壓測量部件相連接，用于將所述電壓信號(hào)的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)加時(shí)標(biāo)，并且將不同類型的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)分別進(jìn)行存儲(chǔ)； 無線傳輸部件，與所述中央處理器相連，用于將中央處理器輸出的信號(hào)傳輸給所述處理裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組性能的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理器還用于將所述電壓測量部件測量的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的電壓值按照不同的量程進(jìn)行處理，最終輸出與所述機(jī)組運(yùn)行參數(shù)對(duì)應(yīng)的電壓數(shù)據(jù)。
4.一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法包括: 通過無線采集裝置采集火電機(jī)組余熱利用系統(tǒng)的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)；所述機(jī)組運(yùn)行參數(shù)包括:驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力、凝結(jié)水壓力、凝結(jié)水流量； 建立所述火電機(jī)組中能耗特性與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)之間的特征向量集；所述能耗特性與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)之間的特征向量集包括:工質(zhì)的熱物性狀態(tài)參數(shù)之間的特征向量、所述火電機(jī)組中汽輪機(jī)組的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)向量、所述火電機(jī)組的功率方程和吸熱量方程； 通過所述能耗特性與機(jī)組運(yùn)行參數(shù)之間的特征向量集獲取供電煤耗率，并根據(jù)所述供電煤耗率監(jiān)測所述火電機(jī)組的性能； 通過投切裝置根據(jù)所述火電機(jī)組的性能進(jìn)行投切。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法還包括:根據(jù)公式(I): ,122.835kn =--(I) ' VWJl/t Pa 獲得所述供電煤耗率bsn，其中:nb為鍋爐效率，Jii為循環(huán)熱效率，Iini為機(jī)械效率，ng為發(fā)電機(jī)效率，nP為管道效率，ξ為廠用電率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法包括:根據(jù)公式(2):
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法還包括:根據(jù)公式(3):
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)的功率方程⑷:
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法還包括:根據(jù)吸熱量方程(5):
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法還包括: 根據(jù)所述火電機(jī)組中汽輪機(jī)組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)向量獲取回?zé)岢槠禂?shù)向量；所述回?zé)岢槠禂?shù)向量為所述火電機(jī)組各級(jí)抽氣的非調(diào)節(jié)抽汽量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種火電機(jī)組性能的監(jiān)測方法，其特征在于， 將所述火電機(jī)組中汽輪機(jī)組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)向量代入公式(6 ):
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK103512768SQ201310473146
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】趙寧, 黃葆華, 司派友, 陳曉峰, 劉雙白, 呂煒 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司