[發明專利]一種結合現場數據的過熱器機理模型動態參數整定方法

有效

• 申請號: 201810408252.6
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108509752B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 徐民江;冷偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發明公開了一種結合現場數據的過熱器機理模型動態參數整定方法，該方法根據基本的物理定律從系統內部工作過程出發，建立系統機理仿真模型，以過熱器出口參數作為特征參數，為了提高模型精度，將過熱器分為五段建模，并且增加模型動態參數α，根據實際運行特性對仿真模型進行優化調整，該方法結合過熱器機理模型和基于現場數據的傳遞函數辨識模型，利用粒子群智能算法，在火電機組閉環運行情況下，根據現場數據辨識出的傳遞函數模型的時間常數，自動根據誤差函數整定機理模型中的動態參數大小，可以有效地改進機理模型建立時對實際過程動態特性的簡化和不足，提高動態特性仿真精度和仿真系統的開發效率。

技術領域

本發明涉及一種參數整定方法，具體涉及一種結合現場數據的過熱器機理模型動態參數整定方法，屬于過熱器動態特性仿真建模技術領域。

背景技術

隨著火電機組規模的不斷擴大和科學技術水平的不斷提高，單元機組正朝著大容量、高參數和高自動化的方向發展，這要求仿真系統不僅能夠穩定的運行，而且能為控制系統的組態、方案的優化、參數的整定等提供更好的指導。而實現這些要求的關鍵在于要建立高可靠性的仿真模型。

由于大部分熱工對象都具有復雜、非線性、參數時變等特征，要建立一個全范圍適用的仿真模型是比較困難的，而且在開發仿真機的過程中沒有遵循統一的、公認的方法論或是開發規范，在建立設備的數學模型時會有一些簡化或者忽略，由此建立起來的數學模型不夠準確，很難滿足各種使用需要，使得仿真結果的可信度大大降低，不能很好地反映系統的動態特性。

目前過熱器仿真模型大多采用集總參數模型，對過熱器仿真模型動態特性的調整還主要依靠專家人員的運行經驗，開發人員根據經驗反復調試模型參數，需要花費大量時間，工作強度大、效率比較低，而目前的火電機組廣泛使用了DCS和SIS系統，可以方便的獲取機組運行的歷史數據，如何充分利用這些現場數據來優化仿真模型參數，減少開發人員的調試時間，提高模型動態特性仿真精度成為目前系統仿真領域的重要研究內容之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種結合現場數據的過熱器機理模型動態參數整定方法，該方法能夠充分利用火電機組的歷史運行數據，對過熱器仿真模型的動態模擬效果進行優化，使得仿真模型運行結果更好地符合現場系統的動態特性。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種結合現場數據的過熱器機理模型動態參數整定方法，包括如下步驟：

步驟1，根據過熱器工作的機理過程，建立過熱器機理仿真模型，在建模時以過熱器出口參數作為集總參數，同時做如下假設：(1)過熱器中工質流動阻力集中在入口環節；(2)所有并聯管道用一根等效管道代替，且等效管道的流通面積為所有并聯管道流通面積之和，等效管道的長度為所有并聯管道的平均長度；(3)沿管長方向工質吸熱均勻，不隨位置改變而變化；所述過熱器機理仿真模型包括工質質量守恒方程、工質能量守恒方程、管內傳熱方程、金屬蓄熱方程以及工質側動量守恒方程，其中，工質能量守恒方程具體形式為：

式中，α為動態參數；V為過熱器的容積，m³；ρ₂為過熱器出口工質密度，kg/m³；u₂為過熱器工質出口內能，kJ/kg；τ為時間，s；D₁、D₂分別為過熱器進、出口工質質量流量，kg/s；h₁、h₂分別為過熱器進、出口工質的焓，kJ/kg；Q_m為過熱器工質吸熱量，kJ/s；

將過熱器分為五段建模，每段都采用上述機理仿真模型，每段長度為等效管道的五分之一，且后一段建模的進口溫度為前一段建模的出口溫度；

步驟2，采集鍋爐負荷處于穩定工況下的機組歷史運行數據，選取的輸入信號為過熱器進口汽溫，輸出信號為過熱器出口汽溫，對采集的機組歷史運行數據進行濾波、剔除粗大值以及零均值化預處理；