專(zhuān)利名稱(chēng)：基于改進(jìn)遺傳算法的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴數(shù)目設(shè)計(jì)優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴數(shù)目設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)是ー種以蒸汽為動(dòng)力，將蒸汽的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代大型發(fā)電系統(tǒng)中。作為典型的過(guò)程能源，電能的不可儲(chǔ)存性使得電機(jī)功率很大程度上取決于用戶的用電量。因此汽輪機(jī)必須經(jīng)常調(diào)整其功率，以使電機(jī)功率與外界變動(dòng)的負(fù)荷保持平衡。改變汽輪機(jī)功率最直接、最有效的方式就是控制其進(jìn)氣量，即進(jìn)行汽輪機(jī)配汽。目前已有的配汽方式有噴嘴配汽、節(jié)流配汽、滑壓配汽、全電調(diào)“閥門(mén)管理”式配汽和旁通配汽。其中，噴嘴配汽是將噴嘴分成若干組(各噴嘴組相互獨(dú)立)，由不同的調(diào)節(jié)級(jí)閥門(mén)單獨(dú)供汽，按照負(fù)荷的需要通過(guò)改變調(diào)節(jié)級(jí)閥門(mén)的開(kāi)度和開(kāi)啟數(shù)目來(lái)改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽 量。在特定負(fù)荷下只有在未全開(kāi)的閥門(mén)處蒸汽節(jié)流損失較大，而其余全開(kāi)的閥門(mén)處蒸汽節(jié)流損失減小到最低，因此其效率高、經(jīng)濟(jì)性好，是ー種最常見(jiàn)的配汽方式。汽輪機(jī)的啟停和功率調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的變化，從而改變進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量或蒸汽參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中，改變汽輪機(jī)進(jìn)汽量稱(chēng)為汽輪機(jī)配汽，是決定汽輪機(jī)功率最主要也是最容易控制的方式?？紤]到噴嘴配汽在調(diào)節(jié)級(jí)閥門(mén)處進(jìn)汽節(jié)流損失小，效率高，現(xiàn)有大功率汽輪機(jī)大多采用這種方式改變汽輪機(jī)進(jìn)汽量。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)靜葉柵被分割為四個(gè)進(jìn)汽弧段，按順時(shí)針?lè)较蛞来涡纬傻谝徽羝摇⒌诙羝?、第三蒸汽室、第四蒸汽室，每個(gè)蒸汽室后面連接有若干個(gè)噴嘴，蒸汽室由對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)級(jí)閥門(mén)控制以保證對(duì)各組噴嘴單獨(dú)供汽，按照實(shí)際負(fù)荷需要通過(guò)改變調(diào)節(jié)級(jí)閥門(mén)的開(kāi)度和開(kāi)啟數(shù)目實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)功率調(diào)節(jié)。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的汽輪機(jī)噴嘴裝置中各蒸汽室對(duì)應(yīng)的噴嘴數(shù)目通常是相同的，且大多沿用以往經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不能很好的匹配汽輪機(jī)工作時(shí)基本負(fù)荷點(diǎn)，導(dǎo)致其在工作負(fù)荷區(qū)閥門(mén)開(kāi)度相對(duì)較小。而閥門(mén)在小開(kāi)度情況下易造成很大的節(jié)流損失，使其相對(duì)內(nèi)效率顯著下降，因此在噴嘴裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量保證工作負(fù)荷點(diǎn)處調(diào)節(jié)級(jí)閥門(mén)保持全開(kāi)或全閉狀態(tài)。一般汽輪機(jī)組的工作負(fù)荷點(diǎn)會(huì)隨電網(wǎng)需求量而變化，當(dāng)實(shí)際給定多個(gè)負(fù)荷時(shí)，為使汽輪機(jī)達(dá)到所要求的工作點(diǎn)，各組噴嘴數(shù)目相同的噴嘴裝置上控制級(jí)閥門(mén)一般不能保證全開(kāi)或全閉狀態(tài)，從而造成一定程度的節(jié)流損失。目前國(guó)內(nèi)機(jī)組常用負(fù)荷點(diǎn)為額定功率的70% 80%，其相對(duì)內(nèi)效率僅有45%左右，不符合當(dāng)今節(jié)能環(huán)保的時(shí)代主題，嚴(yán)重制約著我國(guó)汽輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)在多負(fù)荷點(diǎn)下汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴組噴嘴數(shù)目的優(yōu)化，使機(jī)組在不同的負(fù)荷下均能夠穩(wěn)定工作，并且讓噴嘴盡可能組成更多的閥點(diǎn)，使節(jié)流損失最小，調(diào)節(jié)級(jí)內(nèi)效率最高的目的，進(jìn)而提出了ー種基于改進(jìn)遺傳算法的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴數(shù)目設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是所述優(yōu)化方法是基于如下模型實(shí)現(xiàn)Y= (Xgz1-Ge1)^(Xgz2-Ge2)2+......+(Xgz1-Ge1)2,I為負(fù)荷點(diǎn)的個(gè)數(shù)，基于改進(jìn)遺傳算法求出給定負(fù)荷點(diǎn)下最優(yōu)噴嘴數(shù)目的組合具體過(guò)程如下，步驟一、初始種群設(shè)定設(shè)定約束條件第一個(gè)約束條件=X^X2+......+Xn = Xz, Xz = const
2-2第二個(gè)約束條件Xmin彡 Xi 彡 Xmax, i = 1,2, . . . , n ；Xmin = const, Xmax = const2-3Xi表示第i個(gè)閥門(mén)對(duì)應(yīng)的噴嘴數(shù)目，const表示常數(shù)，采用浮點(diǎn)數(shù)編碼，編碼區(qū)間為[Xmin，Xmax」用(n-1) Xm的矩陣則能表示初始種群
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權(quán)利要求
1.一種基于改進(jìn)遺傳算法的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴數(shù)目設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，其特征在于 所述優(yōu)化方法是基于如下模型實(shí)現(xiàn)Y = (Xgz1-Ge1)i^(Xgz2-Ge2)2+......+(Xgz1-Ge1)2, I為負(fù)荷點(diǎn)的個(gè)數(shù)，基于改進(jìn)遺傳算法求出給定負(fù)荷點(diǎn)下最優(yōu)噴嘴數(shù)目的組合具體過(guò)程如下， 步驟一、初始種群設(shè)定設(shè)定約束條件 第一個(gè)約束條件XjX2+......+Xn = Xz, Xz = const2-2第二個(gè)約束條件XminXmax，i = I, 2,. . . , n ；Xmin = const, Xmax = const 2-3 Xi表示第i個(gè)閥門(mén)對(duì)應(yīng)的噴嘴數(shù)目，const表示常數(shù)，采用浮點(diǎn)數(shù)編碼，編碼區(qū)間為[Xmin，Xmax] 用(n-1) Xm的矩陣則能表示初始種群
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于改進(jìn)遺傳算法的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴數(shù)目設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，其特征在于步驟ニ中所述的調(diào)節(jié)級(jí)變エ況計(jì)算方法為步驟ニー、計(jì)算調(diào)節(jié)級(jí)各個(gè)閥門(mén)的理論流量=Gi = Ge · ξ k，其中Gk為負(fù)荷點(diǎn)的理論流量，Ge為汽輪機(jī)的額定流量，ξ k為在負(fù)荷點(diǎn)下汽輪機(jī)運(yùn)行功率占額定功率的百分比，k = 1，2，... 1，k為工作負(fù)荷點(diǎn)的個(gè)數(shù)； 步驟ニニ、由各閥門(mén)噴嘴數(shù)目及其對(duì)應(yīng)閥門(mén)開(kāi)度計(jì)算實(shí)際流量Gkj:
全文摘要
基于改進(jìn)遺傳算法的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴數(shù)目設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，具體涉及一種汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴數(shù)目設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)在多負(fù)荷點(diǎn)下汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴組噴嘴數(shù)目的優(yōu)化，使機(jī)組在不同的負(fù)荷下均能夠穩(wěn)定工作，并且讓噴嘴盡可能組成更多的閥點(diǎn)，使節(jié)流損失最小，調(diào)節(jié)級(jí)內(nèi)效率最高的目的。主要步驟基于改進(jìn)遺傳算法求出滿足實(shí)際流量與理論流量偏離值Y最小時(shí)的輸出該負(fù)荷點(diǎn)能達(dá)到最優(yōu)的噴嘴數(shù)目組合、調(diào)節(jié)級(jí)后流量、各閥門(mén)后壓力和氣流力通過(guò)改進(jìn)遺傳編碼和適應(yīng)度函數(shù)，然后進(jìn)行遺傳算法操作，輸出滿足實(shí)際流量與理論流量偏離值Y最小時(shí)的達(dá)到最優(yōu)的噴嘴數(shù)目組合。本方法提高了優(yōu)化過(guò)程的速度和優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G06N3/12GK102682336SQ201210149399
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者萬(wàn)杰, 付云峰, 劉金福, 張可浩, 張懷鵬, 李飛, 游爾勝, 王一豐, 蔡鼎 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)