[發明專利]一種汽輪機主蒸汽壓力運行曲線及其優化方法

有效

• 申請號: 201310559795.5
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103646162A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 王衛良;李政;劉建民;倪維斗;李永生
• 申請（專利權）人: 國電科學技術研究院;清華大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;F01D17/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及熱能機械的一種壓力運行方式，特別涉及電站汽輪機的主蒸汽壓力變工況運行方式。

背景技術

節能減排已逐漸成為全球最為關注的熱點話題，提高能源利用率，降低能源消耗，儼然已成為各行各業研究人員所肩負的歷史重任。而電力作為工業發展和社會經濟不斷進步的支撐行業，其中火力發電所消耗的煤炭資源約占煤炭總消耗量的一半，在能源結構上處于非常重要的位置。

由于工業生產用電、民用電等不同季節、不同時刻差異非常明顯。為了滿足用戶最大需求的需要，電力裝機總容量往往處于嚴重超容量狀態，從而導致我國發電機組長期、頻繁處于低負荷工況運行。全球經濟的不穩定因素越來越多，國際經濟對國內電力需求的影響越來越來越明顯，造成電力需求的不穩定波動越來越頻繁，從而對我國火電機組中、低負荷高效運行提出了更高的要求。

全面考慮發電機組的經濟性、安全穩定性、指令響應特性等多項指標，目前我國汽輪發電機組普遍采用定‐滑‐定綜合滑壓運行方式。所采用的定‐滑‐定主蒸汽壓力運行曲線大都根據設備制造方提供的較為粗糙的壓力‐負荷曲線，其運行經濟性受汽輪機噴嘴組通流特性、噴嘴組運行組合方式以及整個機組通流特性影響較大。近幾十年來國內外各電力研究單位相繼采用主蒸汽溫度修正、背壓修正、主蒸汽流量修正或汽耗率修正等辦法對原來的壓力‐負荷運行曲線進行修正，取得了不錯的效果。甚至也有研究單位提出采用機器學習進行數學建模的辦法，建立熱耗與主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、機組負荷、環境溫度等參數之間的數學模型，并采用遺傳算法等進行求解，從而進行實時優化。

目前大部分研究單位都在原有“定‐滑‐定”壓力運行曲線基礎上進行修修補補，其研究都沒用突破“定‐滑‐定”壓力運行方式的限制。而根據汽輪機組通流結構及其運行方式，其最佳壓力曲線不可能是目前普遍采用的定‐滑‐定曲線那樣的折線段，因為連續性的負荷調整對應的最佳壓力運行曲線一定是一條連續性的曲線。

發明內容

本發明為突破國內汽輪機在優化運行領域的局限，從汽輪通流特性和噴嘴組物理結構等本原角度分析，提出一種汽輪機主蒸汽壓力運行曲線及其優化方法。

本發明的技術方案如下：

一種汽輪機主蒸汽壓力運行曲線及其優化方法，該壓力運行曲線包括低負荷定壓運行直線段AB、中間負荷滑壓運行直線段B′C和高負荷定壓運行直線段C′D，其特征在于：在低負荷定壓運行直線段AB和中間負荷滑壓運行直線段B′C之間增加中低負荷平滑過渡弧線段BB′，在中間負荷滑壓運行直線段B′C和高負荷定壓運行直線段C′D之間增加中高負荷平滑過渡弧線段CC′,所述的壓力運行曲線整體呈類S型，其優化方法如下

步驟1：在高、中、低三個負荷區間分別選取一個高負荷小區間、中負荷小區間和低負荷小區間，以及剩下的中低負荷小區間和中高負荷小區間，分別設定主蒸汽壓力目標函數為P_低=c₁，P_高=c₂，P_中=a*N+b，a，b，c₁和c₂為常數，N為負荷，采用最小二成法根據區間數據選取整體熱耗最低的函數，然后設定中高負荷區間和中低負荷區間的圓弧線目標函數和e₁，f₁，g₁，e₂，f₂，g₂為常數，以與兩邊直線段延長直線相切為限定條件，采用最小二成法根據區間數據選取熱耗最低的函數；

步驟2：在一輪目標函數選取后，各相切的直線段和曲線段連成一條連續的曲線段作為基礎曲線0，

步驟3：根據基礎曲線0各直線段或曲線段的新區間，重復步驟1和步驟2的過程，形成新的曲線1；

步驟4：設定曲線允許誤差限，將曲線1與曲線0對比，如果兩條曲線在允許誤差限內，結束迭代，否則，將曲線1賦值給曲線0，轉到步驟3。