[發明專利]一種基于數據協調的汽輪機濕蒸汽參數的估計方法

有效

• 申請號: 201610473980.6
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號: CN106121744B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 李政;郭思思;劉培
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F01D17/00
• 分類號: 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

一種基于數據協調的汽輪機濕蒸汽參數的估計方法，屬于汽輪機在線性能監測領域。

背景技術

汽輪機性能對整個電廠的性能、熱效率及可靠性來說都非常重要。在汽輪機性能的監測過程中，通常需要計算和分析級組的等熵效率和蒸汽膨脹過程線來反映和評估級組的通流能力和做功能力。精確的在線測量數據是汽輪機性能計算及監測的重要基礎，測量數據的誤差可能導致計算出不合理的等熵效率值或蒸汽膨脹特性。然而，由于人為的誤操作或測量儀表的老化，電廠直接測量得到的原始數據總是包含測量誤差。因此，能夠降低測量數據不確定度的數據處理方法顯得尤為重要。此外，由于蒸汽干度在線測量技術的匱乏，汽輪機內濕蒸汽區的蒸汽干度通常無法直接得知，從而濕蒸汽的焓值無法計算。雖然有一些濕蒸汽參數的估計方法，然而可以直接應用于電廠的簡單、快捷、高效的方法還很少，尤其缺乏將濕蒸汽區參數估計和提高數據精度同時結合起來的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于數據協調的汽輪機濕蒸汽參數的估計方法，能夠對汽輪機濕蒸汽參數(如蒸汽干度、焓值)進行估計，并繪制出汽輪機內蒸汽實際膨脹的過程線，有利于汽輪機的性能計算及監測，同時得到更優的電廠系統熱力參數的估計值。

本發明的技術方案是：

1)通過準靜態數據的選取方法，從電廠數據庫選取準靜態工況的測量數據；根據電廠系統的測點信息，選取參與熱力系統平衡計算的測量變量x，依次記為x₁,x₂,…x_n，并將測量變量的測量值y依次記為y₁,y₂,…y_n；未測量變量u通過熱平衡計算得到，其計算值u^*依次記為u₁^*,u₂^*,…u_p^*，其中，n為所有測量變量的個數，p為所有未測量變量的個數；

2)根據電廠熱力系統中測量儀表的精度等級，按照方程(1)評定各個測量變量測量值的不確定度，分別記為σ₁,σ₂,…σ_n；

其中，i代表第i個測量變量，i取1,2,3…n；ξ_i代表置信區間為95％的儀表最大允許誤差；N_s代表測量同一變量的儀表個數；k為修正系數；

3)根據汽輪機系統的質量平衡、能量平衡及級組的特性方程，建立關于測量變量x及未測量變量u的等式約束方程組f；并根據汽輪機內蒸汽膨脹過程的性質，建立不等式約束方程組g，如下所示：

f(x,u)＝0 (2)

g(x,u)≤0 (3)

4)對于汽輪機內的干蒸汽，利用實測的蒸汽壓力和溫度值計算蒸汽焓值；對于濕蒸汽在蒸汽干度未知的情況下，初步假定蒸汽干度值X₀，并利用實測的蒸汽壓力或溫度值計算得到濕蒸汽焓值的初值h₀；

5)結合測量變量的測量值y、測量值的不確定度σ、等式約束方程組f及不等式約束方程組g，帶入干蒸汽焓值或濕蒸汽焓值的初值h₀，通過循環迭代過程，利用目標函數計算得到測量變量的協調值x^*和未測量變量的計算值u^*；x^*依次記為x₁^*,x₂^*,…x_n^*；

6)根據測量變量的協調值和未測量變量的計算值，得到濕蒸汽參數的估計值；據此在熱力學性質圖上繪制汽輪機內蒸汽實際膨脹的過程線。

本發明所述的方法的技術特征在于：所述準靜態數據的選取方法包括滑動窗口法和移動平均法。步驟(1)中所述的測量變量包括流量、壓力、溫度和輸出功率。所述級組的特性方程包括伏流格爾公式和等熵效率公式。步驟(6)中所述的濕蒸汽參數包括蒸汽焓值或蒸汽干度。步驟(6)中所述的熱力學性質圖包括焓熵圖。

本發明的技術方案中，其特征還在于：

步驟(5)中所述的目標函數包含最小二乘形式的目標函數或強魯棒性的目標函數；最小二乘形式的目標函數如方程(5)所示，強魯棒性的目標函數包括方程(6)所示的目標函數：