一種基于流量校正的電站主蒸汽流量在線計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電站主蒸汽流量在線計(jì)算方法，兼有綜合主元分析和支持向量機(jī) 的軟測(cè)量模型屬于機(jī)器學(xué)習(xí)建模領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在過(guò)程工業(yè)中，存在一些無(wú)法直接測(cè)量或測(cè)量有很大滯后的變量，需要通過(guò)軟測(cè) 量技術(shù)建立模型對(duì)其進(jìn)行估計(jì)。在火電機(jī)組在線性能監(jiān)測(cè)與優(yōu)化管理系統(tǒng)中，熱耗率、煤耗 率等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算中需要用到主蒸汽流量，主蒸汽流量計(jì)算的準(zhǔn)確性將直接影響到機(jī)組 性能計(jì)算W及運(yùn)行優(yōu)化的可靠性。目前計(jì)算機(jī)組主蒸汽流量的方法主要有直接測(cè)量法、間 接測(cè)量法W及人工智能模型法。
[0003] 直接測(cè)量法是指通過(guò)安裝孔板等節(jié)流裝置來(lái)直接測(cè)量，但該方法會(huì)造成很大的節(jié) 流損失。間接測(cè)量法的基本原理是基于調(diào)節(jié)級(jí)后壓力來(lái)計(jì)算主蒸汽流量，該方法受到通流 部分結(jié)垢的影響，會(huì)降低蒸汽流量計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的主蒸汽流量模 型將是機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于軟測(cè)量中，但其具有適應(yīng)性、魯椿性較差的缺點(diǎn)。
[0004] 主蒸汽流量測(cè)量模型，需要綜合考慮模型的靈敏性和準(zhǔn)確性。因此，本發(fā)明結(jié)合流 量平衡方程W及弗留格爾公式得到主蒸汽流量計(jì)算模型。由于弗留格爾公式雖然可W準(zhǔn)確 的反映處于變工況時(shí)的主蒸汽流量的變化趨勢(shì)；基于凝結(jié)水流量校核的主蒸汽流量計(jì)算方 法，其靜態(tài)情況下得到的主蒸汽流量值較準(zhǔn)確。根據(jù)該兩種主蒸汽流量計(jì)算模型的特點(diǎn)，本 發(fā)明用凝結(jié)水流量校核后得到的主蒸汽流量來(lái)修正弗留格爾公式，使得在大范圍變工況時(shí) 計(jì)算得到的主蒸汽流量準(zhǔn)確性和響應(yīng)及時(shí)性都有提高。進(jìn)一步，從魯椿性及角度考慮，當(dāng)調(diào) 節(jié)級(jí)壓力測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)判定故障發(fā)生并采用軟測(cè)量替補(bǔ)方案修正，確保模型正常。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的；為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于流量校正的電 站主蒸汽流量在線計(jì)算方法。
[0006] 技術(shù)方案；為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種基于流量校正的電站主蒸汽流量 在線計(jì)算方法，所述步驟包括如下：
[0007] (1)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)輸出至數(shù)據(jù)接口；
[000引 （2)批量采集凝結(jié)水流量D。,，給水流量Dg,，中壓口桿漏汽量Dkf，高壓口桿漏汽量 Daf，再熱噴水流量Dzr，過(guò)熱噴水流量Dgr，機(jī)組負(fù)荷Pi"ad，級(jí)后壓力Pi。，級(jí)后溫度Ti。，W及各 級(jí)高加進(jìn)出口回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)，過(guò)濾器去除其中不穩(wěn)定數(shù)據(jù)，建立樣本數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0009] (3)將步驟（2)中的樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，按負(fù)荷分類后進(jìn)入流量校核模塊，獲得流量Gi。；
[0010] (3. 1)經(jīng)由數(shù)據(jù)輸入接口獲得各負(fù)荷段下的凝結(jié)水流量Dm，給水流量Dg,，中壓口 桿漏汽量Dkf，高壓口桿漏汽量Dgf，再熱噴水流量町t，過(guò)熱噴水流量DgtW及各級(jí)高加的進(jìn)出 口參數(shù)，計(jì)算抽氣流量；
[0011] 所述步驟化1)具體步驟為；計(jì)算抽氣流量
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于流量校正的電站主蒸汽流量在線計(jì)算方法，其特征在于：所述步驟包括如 下： (1) 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)輸出至數(shù)據(jù)接口； (2) 批量米集凝結(jié)水流量Dns，給水流量Dgs，中壓門桿漏汽量Dkf，尚壓門桿漏汽量D af，再 熱噴水流量過(guò)熱噴水流量D#，機(jī)組負(fù)荷PlMd，級(jí)后壓力Pltl，級(jí)后溫度T ltl，以及各級(jí)高加 進(jìn)出口回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)，過(guò)濾器去除其中不穩(wěn)定數(shù)據(jù)，建立樣本數(shù)據(jù)庫(kù)； (3) 將步驟（2)中的樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，按負(fù)荷分類后進(jìn)入流量校核模塊，獲得流量Gltl; (4) 在各負(fù)荷段下，調(diào)節(jié)級(jí)后壓力和溫度表示的主蒸汽流量表達(dá)式：
中：
，Pltl為與G 1(|對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)級(jí)后壓力值，單位為Mpa ;T 1(|為額定工況下的 調(diào)節(jié)級(jí)后溫度值，單位為Κ，建立機(jī)組負(fù)荷PlMd與系數(shù)k μ
的函數(shù)關(guān)系，kM= f (Plead)； (5) 按實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)機(jī)組負(fù)荷PlMd、調(diào)節(jié)級(jí)壓力Ptl和級(jí)后溫度T ^，依據(jù)公式
，獲得計(jì)算主蒸汽流量G ; (6) 判斷計(jì)算主蒸汽流量和負(fù)荷之間的相關(guān)性
，式中，X、Y分 別表示主蒸汽流量和負(fù)荷兩個(gè)數(shù)據(jù)樣本，P XY為X、Y之間的相關(guān)系數(shù)；DX、DY分別為變量X 與Y的方差；E (X)、E (Y)、E (XY)分別是X、Y、XY的均值， 若相關(guān)系數(shù)P χγ>〇. 8時(shí)，判定為計(jì)算主蒸汽流量可信，可作為性能計(jì)算中的主蒸汽流 量來(lái)源；否則，判定為調(diào)節(jié)級(jí)壓力傳感器故障，進(jìn)入步驟（7)調(diào)節(jié)級(jí)壓力軟測(cè)量校正模塊； (7) 獲取調(diào)節(jié)級(jí)壓力傳感器正常情況下的調(diào)節(jié)級(jí)壓力Ptl以及各級(jí)抽汽壓力P i,...,P8，此 類樣本主元分析后，作為支持向量機(jī)的輸入，建立模型后的輸出值即為調(diào)節(jié)級(jí)壓力軟測(cè)量 值，用此結(jié)果替換調(diào)節(jié)級(jí)壓力傳感器值，進(jìn)而進(jìn)入步驟（5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流量校正的電站主蒸汽流量在線計(jì)算方法，其特征在 于：所述步驟（3)具體步驟為： (3. 1)經(jīng)由數(shù)據(jù)輸入接口獲得各負(fù)荷段下的凝結(jié)水流量Dns，給水流量Dgs，中壓門桿漏 汽量Dkf，高壓門桿漏汽量Daf，再熱噴水流量Dct，過(guò)熱噴水流量D#以及各級(jí)高加的進(jìn)出口參 數(shù)，計(jì)算抽氣流量； (3. 2)依據(jù)質(zhì)量守恒公式Dfwjs= D JdfWdfDkf+Daf-Dzr-Dgr，與抽氣流量Cl 1,…，d4 計(jì)算公式聯(lián)立，計(jì)算給水流量初始值設(shè)為Dgs; (3. 3) I Dfw js-Dgs I >流量差限值時(shí)，Dgs= D fw js，并進(jìn)入步驟（3. 2)，迭代計(jì)算，直至I Dfw js_Dgs| <流量差限值，輸出此時(shí)給水流量，進(jìn)而推算主蒸汽流量61(|，t/h。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流量校正的電站主蒸汽流量在線計(jì)算方法，其特征在 于：所述步驟（7)具體步驟為： (7. 1)經(jīng)由數(shù)據(jù)輸入接口獲得影響汽機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力Ptl的各參數(shù)：回?zé)嵯到y(tǒng)各級(jí)抽汽壓 力h(j = 1，2，...8)，將其作為主元分析的輸入?yún)?shù)，記為Xtjld(IiXm), η代表測(cè)量采樣次 數(shù)，η表示測(cè)量屬性個(gè)數(shù)； (7.2)依據(jù)下式，標(biāo)準(zhǔn)化輸入數(shù)據(jù)，得到X(n，m)
式中：i = 1，2, · · ·，n, j = 1，2.…，m，average(xQld(:，j))代表第j個(gè)變量下采樣點(diǎn)的 均值，std(X()ld(:，j))代表第j個(gè)變量下采樣點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差； (7. 3)計(jì)算X(n，m)的協(xié)方差矩陣COV(X)，及其特征值λ i和特征向量p i
COV(X)Pi= λ 必 對(duì)COV (X)進(jìn)行SVD分解，并對(duì)X進(jìn)行主元分析，選取k個(gè)主元，k為常數(shù)，確定得分矩 陣T至此主元分析的過(guò)程結(jié)束； (7. 4)將得到的k個(gè)主元和調(diào)節(jié)級(jí)壓力采樣值Ptl分別作為支持向量機(jī)的輸入和輸出， 其中n/2組數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，另外n/2組作為測(cè)試數(shù)據(jù)，首先將輸入輸出數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化； 在高維特征空間中構(gòu)造最優(yōu)線性決策函數(shù)y(x) =sgn[w it(x)+b]，采取下式目標(biāo)函 數(shù)-
式中，約束條件y,. =w>(x,.) + Z7 + ^ / = 1,2,…w為權(quán)重因子，C為罰參數(shù)，b為偏差值， Ce R+是懲罰參數(shù)，ξ i= [ξ i，…，ξη]τ，外)是一個(gè)非線性映射能把Xi從輸入空間映射到 高維的特征空間從而實(shí)現(xiàn)在輸入空間中的非線性回歸轉(zhuǎn)化為高維特征空間中的線性回歸， 通過(guò)構(gòu)造 Lagrange函數(shù)可以把約束優(yōu)化轉(zhuǎn)化為無(wú)約束優(yōu)化，根據(jù)KKT條件將求解的優(yōu)化問 題最終可轉(zhuǎn)化為求解線性方程：
其中，y = [y" …，yn]T;I V= [1，…，1] T;a = [a " …，an]T; Ω = {Ω d i，j = 1... η} ；
，Κ( ·)為核函數(shù)，此處可選用徑向基核函數(shù)!((Xi, Xj)= exp [-1 I Xi-Xj I IV (2 σ 2)]； (7.5)支持向量機(jī)測(cè)試部分的計(jì)算值即為軟測(cè)量所得值，進(jìn)入步驟（5)，用此結(jié)果替換 調(diào)節(jié)級(jí)壓力傳感器值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于流量校正的電站主蒸汽流量在線計(jì)算方法，其特征在 于：所述步驟（3. 1)具體步驟為：計(jì)算抽氣流量
hwi，hwi+1，hi，hsi分別表示該段抽汽的出口水洽，進(jìn)口水洽，抽汽洽，疏水洽，焓值由壓力 和溫度通過(guò)水蒸汽計(jì)算公式求出； Dkf為中壓門桿漏氣量；D af為高壓門桿漏氣量；系數(shù)k p k2、k3、匕由熱力試驗(yàn)所得；D Z1PS 為再熱噴水流量；DgipsS過(guò)熱噴水流量，若過(guò)熱噴水從1號(hào)高加出口抽出，則D 取0。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于流量校正的電站主蒸汽流量在線計(jì)算方法，以質(zhì)量流量平衡方程修正主蒸汽流量在線計(jì)算模型，該模型在噴嘴測(cè)量的凝結(jié)水流量基礎(chǔ)上完成流量校核，在不同負(fù)荷工況下，使用迭代法校核計(jì)算獲得主蒸汽流量值，以此校核后的主蒸汽流量測(cè)量值修正弗留格爾公式，最終建立得到主蒸汽流量在線計(jì)算模型。該方法既能快速反映主蒸汽流量的變化趨勢(shì)，同時(shí)可以保證流量的準(zhǔn)確度高?？紤]現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)級(jí)壓力測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)傳感器漂移失真的情況，依據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)，判定調(diào)節(jié)級(jí)壓力值是否失真，進(jìn)而提出調(diào)節(jié)級(jí)壓力軟測(cè)量代替方案，確保主蒸汽流量在線計(jì)算模塊的穩(wěn)定性。本發(fā)明提出的主蒸汽流量在線計(jì)算策略可供電廠參考并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。
【IPC分類】G01F1-86
【公開號(hào)】CN104748807
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410764596
【發(fā)明人】司風(fēng)琪, 朱正香, 顧慧, 吳躍明
【申請(qǐng)人】東南大學(xué), 大唐安徽發(fā)電有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2014年12月12日