本發(fā)明涉及，特別是一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源需求的不斷增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，燃?xì)廨啓C(jī)作為一種高效、清潔的發(fā)電設(shè)備，在能源領(lǐng)域扮演著越來(lái)越重要的角色。燃?xì)廨啓C(jī)以其高效率、低排放、快速啟動(dòng)和靈活運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電力生產(chǎn)、熱電聯(lián)產(chǎn)以及工業(yè)驅(qū)動(dòng)等多個(gè)領(lǐng)域。

2、燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的工作溫度很高，f級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室工作溫度基本在1350℃以上。燃燒室內(nèi)表征燃燒狀態(tài)的燃燒壓力脈動(dòng)和燃燒溫度等參數(shù)測(cè)量非常困難，在役燃?xì)廨啓C(jī)仍未能直接測(cè)量燃燒室出口溫度。然而燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室出口溫度直接影響著燃燒室和透平部件的使用安全性，是燃?xì)廨啓C(jī)性能和壽命的關(guān)鍵影響因素之一。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)常發(fā)生燃燒室火焰筒鼓包、開(kāi)裂、燒穿和透平葉片部件燒蝕等故障，這主要是由于燃燒室出口溫度較高，在役燃?xì)廨啓C(jī)的控制系統(tǒng)普遍采用透平排氣溫度作為控制變量，使運(yùn)行人員無(wú)法實(shí)時(shí)獲得燃燒室出口溫度，不能對(duì)燃燒狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)診斷和優(yōu)化控制，致使燃?xì)廨啓C(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作在燃燒室出口溫度超限狀態(tài)，最終發(fā)生燃燒室或透平部件損壞故障。針對(duì)這些不足，我方發(fā)明提出了一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本技術(shù)的說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述或現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：不能對(duì)燃燒狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)診斷和優(yōu)化控制，致使燃?xì)廨啓C(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作在燃燒室出口溫度超限狀態(tài)，最終發(fā)生燃燒室或透平部件損壞故障。

4、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制方法，其包括獲取燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組燃燒室運(yùn)行參數(shù)并建立透平入口溫度計(jì)算公式，所述運(yùn)行參數(shù)包括但不限于燃燒室入口壓力、透平排氣壓力、透平排氣溫度；

5、確定燃燒室總壓損失系數(shù)和燃燒室出口燃?xì)獗葻岜炔⒂?jì)算獲得當(dāng)前運(yùn)行工況下透平入口溫度；

6、獲取燃燒壓力脈動(dòng)數(shù)據(jù)，并將燃燒壓力脈動(dòng)幅值與設(shè)定的報(bào)警值進(jìn)行比對(duì)，形成第一結(jié)果；

7、基于第一結(jié)果，獲取nox排放數(shù)據(jù)并與排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，形成第二結(jié)果；

8、基于第二結(jié)果，將獲得的透平入口溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較，調(diào)整igv開(kāi)度；

9、生成控制指令，調(diào)整透平入口溫度趨向于安全條件下的透平入口溫度限值。

10、作為本發(fā)明所述燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述建立透平入口溫度計(jì)算公式表示為：

11、

12、其中，σc為燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室總壓損失系數(shù)；n為燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室出口燃?xì)獗葻岜?；ηt為燃?xì)廨啓C(jī)透平效率；p2為燃燒室入口壓力；p4為透平排氣壓力；t4為透平排氣溫度；t3為透平入口溫度。

13、作為本發(fā)明所述燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述確定燃燒室總壓損失系數(shù)和燃燒室出口燃?xì)獗葻岜劝ǎ?/p>

14、通過(guò)ansys等流場(chǎng)分析軟件建立燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室三維燃燒計(jì)算數(shù)值模型；

15、建立thermoflow燃?xì)廨啓C(jī)熱平衡計(jì)算模型并計(jì)算獲得燃?xì)廨啓C(jī)從啟機(jī)至滿負(fù)荷運(yùn)行下燃燒室進(jìn)出口邊界參數(shù)，獲得典型負(fù)荷下燃?xì)廨啓C(jī)邊界參數(shù)；所述邊界參數(shù)包括但不限于燃燒室進(jìn)口空氣和燃料質(zhì)量流量、溫度以及燃燒室出口壓力；所述典型負(fù)荷根據(jù)燃機(jī)電廠經(jīng)常運(yùn)行負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行選擇確定；

16、基于所述燃燒室進(jìn)出口邊界參數(shù)，通過(guò)三維燃燒計(jì)算數(shù)值模型計(jì)算并獲得典型負(fù)荷下燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室內(nèi)燃?xì)鈮毫?chǎng)、溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)的分別結(jié)果；

17、基于分別結(jié)果，分析獲得典型負(fù)荷下燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室進(jìn)出口總壓和出口燃?xì)獗葻岜?，?jì)算獲得燃燒室的總壓損失系數(shù)，表示為：

18、

19、其中，p*2為燃燒室進(jìn)口總壓，p*3為燃燒室出口總壓，σc為燃燒室的總壓損失系數(shù)；

20、采用曲線擬合方法，將獲得的燃燒室總壓損失系數(shù)和燃燒室出口燃?xì)獗葻岜纫韵鄬?duì)負(fù)荷為自變量，分別擬合獲得燃燒室總壓損失系數(shù)和燃燒室出口燃?xì)獗葻岜萵的計(jì)算公式，表示為：

21、σc＝f(w)

22、n＝g(w)

23、其中，n為燃燒室出口燃?xì)獗葻岜?，w為自變量相對(duì)負(fù)荷，f(w)為擬合獲得的燃燒室總壓損失系數(shù)的計(jì)算函數(shù)，g(w)為擬合獲得的燃燒室出口燃?xì)獗葻岜鹊挠?jì)算函數(shù)。

24、作為本發(fā)明所述燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述獲取燃燒壓力脈動(dòng)數(shù)據(jù)，并將燃燒壓力脈動(dòng)幅值與設(shè)定的報(bào)警值進(jìn)行比對(duì)，形成第一結(jié)果包括，

25、從燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)中獲取燃燒壓力脈動(dòng)的多次測(cè)量值pi，其中i＝1,2,…m,m為測(cè)量次數(shù)；

26、計(jì)算壓力脈動(dòng)測(cè)量值的平均值，表示為：

27、

28、其中，為平均壓力，pi為第i次壓力脈動(dòng)測(cè)量值；

29、對(duì)燃燒壓力脈動(dòng)幅值進(jìn)行計(jì)算，表示為：

30、

31、其中，δpactual為實(shí)際計(jì)算得到的燃燒壓力脈動(dòng)幅值，pi為第i次壓力脈動(dòng)測(cè)量值，為平均壓力，m為測(cè)量次數(shù)，α為修正系數(shù)；

32、計(jì)算燃燒壓力脈動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)差，表示為：

33、

34、其中，σp為燃燒壓力脈動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)差；pi為第i次壓力脈動(dòng)測(cè)量值；

35、通過(guò)綜合判斷公式將燃燒壓力脈動(dòng)幅值與報(bào)警值進(jìn)行比對(duì)，表示為：

36、

37、其中，δ為判斷結(jié)果，δpactual為實(shí)際計(jì)算得到的燃燒壓力脈動(dòng)幅值，δpthreshold為設(shè)定的報(bào)警值，σp為燃燒壓力脈動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)差；

38、所述形成第一結(jié)果包括，當(dāng)δ>1時(shí)，表示燃燒壓力脈動(dòng)幅值超過(guò)報(bào)警值，發(fā)出增加值班燃料流量0.1％的指令；當(dāng)δ≤1時(shí)，表示燃燒壓力脈動(dòng)幅值未超過(guò)報(bào)警值，不需要調(diào)整燃料流量。

39、作為本發(fā)明所述燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述基于第一結(jié)果包括，

40、當(dāng)燃燒壓力脈動(dòng)幅值未超過(guò)燃機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，獲取nox排放數(shù)據(jù)并與排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)；

41、所述獲取nox排放數(shù)據(jù)并與排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)包括，

42、從燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)中獲取相關(guān)參數(shù)；

43、通過(guò)綜合比對(duì)公式將nox排放與地方排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，表示為：

44、

45、其中，noxactual為nox排放量，σ為判斷結(jié)果，noxactual為實(shí)際測(cè)得的nox排放量，noxstandard為地方排放標(biāo)準(zhǔn)；

46、所述形成第二結(jié)果包括，當(dāng)σ>0時(shí)，表示nox排放超過(guò)地方排放標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)出減少燃料流量0.1％的指令；當(dāng)σ≤0時(shí)，表示nox排放未超過(guò)地方排放標(biāo)準(zhǔn)，不需要調(diào)整燃料流量。

47、作為本發(fā)明所述燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述基于第二結(jié)果包括，

48、當(dāng)nox排放未超過(guò)當(dāng)?shù)氐牡胤脚欧艠?biāo)準(zhǔn)時(shí)，將計(jì)算獲得的透平入口溫度t3與燃機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)定值t3r進(jìn)行比較；

49、所述調(diào)整igv開(kāi)度包括，

50、若t3r-t3小于設(shè)定閾值，則進(jìn)一步判斷t3r-t3是否小于0；若小于0，且igv開(kāi)度未全部打開(kāi)，則輸出增加igv開(kāi)度1％的指令，若igv開(kāi)度已全部打開(kāi)，則輸出減小燃料流量0.1％的指令；

51、若t3r-t3小于設(shè)定閾值，但不小于0，則igv和燃料流量運(yùn)行參數(shù)保持不變；

52、若t3r-t3大于設(shè)定閾值，則輸出減小igv開(kāi)度指令，通過(guò)減小進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣流量提高燃燒室出口溫度(透平入口溫度)。

53、作為本發(fā)明所述燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述生成控制指令，調(diào)整透平入口溫度達(dá)到安全條件下的透平入口溫度限值包括，

54、執(zhí)行控制指令后，實(shí)時(shí)計(jì)算透平入口溫度，并結(jié)合燃燒壓力脈動(dòng)和nox排放數(shù)據(jù)變化情況，即時(shí)生成新的igv和燃料流量控制指令，直至透平入口溫度t3滿足：t3r-t3小于設(shè)定閾值，但大于0，即保證透平入口溫度t3在安全條件下趨向于透平入口溫度限值t3r。

55、本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制的系統(tǒng)，其能生成控制指令，調(diào)整透平入口溫度趨向于安全條件下的透平入口溫度限值，解決了目前的燃?xì)廨啓C(jī)不能對(duì)燃燒狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)診斷和優(yōu)化控制的問(wèn)題。

56、作為本發(fā)明所述燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制的系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：包括建立模塊，確定模塊，第一判斷模塊，第二判斷模塊，第三判斷模塊，調(diào)整模塊；

57、所述建立模塊用于獲取燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組燃燒室運(yùn)行參數(shù)并建立透平入口溫度計(jì)算公式，所述運(yùn)行參數(shù)包括但不限于燃燒室入口壓力、透平排氣壓力、透平排氣溫度；

58、所述確定模塊用于確定燃燒室總壓損失系數(shù)和燃燒室出口燃?xì)獗葻岜炔⒂?jì)算獲得當(dāng)前運(yùn)行工況下透平入口溫度；

59、所述第一判斷模塊用于獲取燃燒壓力脈動(dòng)數(shù)據(jù)，并將燃燒壓力脈動(dòng)幅值與設(shè)定的報(bào)警值進(jìn)行比對(duì)，形成第一結(jié)果；

60、所述第二判斷模塊用于基于第一結(jié)果，獲取nox排放數(shù)據(jù)并與排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，形成第二結(jié)果；

61、所述第三判斷模塊用于基于第二結(jié)果，將獲得的透平入口溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較，調(diào)整igv開(kāi)度；

62、所述調(diào)整模塊用于生成控制指令，調(diào)整透平入口溫度趨向于安全條件下的透平入口溫度限值。

63、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序是實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制方法的步驟。

64、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒狀態(tài)優(yōu)化控制方法的步驟。

65、本發(fā)明的有益效果：燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒狀態(tài)主要通過(guò)燃燒壓力脈動(dòng)、nox排放和燃燒室出口溫度(透平入口溫度)反應(yīng)，因燃燒室出口溫度高，目前無(wú)法直接測(cè)量，傳統(tǒng)燃燒狀態(tài)調(diào)整方法只是參考燃燒壓力脈動(dòng)、nox排放和透平排氣溫度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒狀態(tài)的精準(zhǔn)控制。本方案建立了基于透平排氣溫度計(jì)算透平入口溫度的方法，且擬合出不同負(fù)荷下燃燒室的總壓損失系數(shù)和燃燒室出口燃?xì)獗葻岜扔?jì)算公式，可精確計(jì)算不同負(fù)荷下燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的出口溫度，并通過(guò)綜合判斷燃燒壓力脈動(dòng)、nox排放和燃燒室出口溫度，實(shí)時(shí)輸出igv和燃料流量控制指令，在確保燃燒室安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，盡量提升燃燒室出口溫度，進(jìn)而提升燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的循環(huán)發(fā)的效率。