[發明專利]一種蒸汽動力系統的運行操作優化方法及系統

在審

• 申請號: 202010143057.2
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111475913A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 曹雁青
• 申請（專利權）人: 曹雁青
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發明涉及一種蒸汽動力系統的運行操作優化方法及系統。該方法包括獲取蒸汽動力系統中設備的性能特征參數、工藝參數和拓撲結構；根據基爾霍夫定律、蒸汽動力系統的能量守恒方程、質量守恒方程以及所述設備的性能特征參數、工藝參數和拓撲結構構建蒸汽動力系統數學模型；對蒸汽動力系統數學模型進行求解，得到運行操作參數；以能源消耗和成本最低為目標，以運行操作參數為決策變量，以設備的性能特征參數、工藝參數和拓撲結構為約束條件，建立目標函數；根據目標函數確定最優運行操作參數；根據最優運行操作參數對所述蒸汽動力系統的運行進行操作。本發明所提供一種蒸汽動力系統的運行操作優化方法及系統，能夠減少能源的浪費和降低成本。

技術領域

本發明涉及工業企業蒸汽動力領域，特別是涉及一種蒸汽動力系統的運行操作優化方法及系統。

背景技術

煉油、石化、化工、煤化工、鋼鐵、冶金、電力、熱電等工業企業都是高能耗企業，其中蒸汽動力系統是工業企業的重要組成部分，其任務是向各工業企業生產廠提供所需要的動力、電力、熱能等公用工程。

大型工業企業中，蒸汽動力系統是最重要的公用工程系統，龐大、復雜且能耗巨大。蒸汽和電的消耗占企業能源消耗的60％以上，每年的蒸汽成本高達幾億到幾十億元。蒸汽動力系統的運行診斷與節能優化對化工企業的節能降耗起到非常關鍵的作用。

工業企業蒸汽動力系統從管網結構到設備配置均存在待優化的空間；尤其是管網系統，形成了多環、多級的復雜局面。在蒸汽系統的管理上主要依靠人工經驗和有限的實時數據，由于在蒸汽管網內部或低壓力等級的蒸汽系統中缺少測量儀表，造成了對蒸汽系統操作方案選擇和管網調整上的盲目性，甚至蒸汽流向、流量不明，蒸汽減溫減壓等降質使用，放空現象得不到遏止，浪費了寶貴的能源，提高了成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種蒸汽動力系統的運行操作優化方法及系統，能夠減少能源的浪費和降低成本。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種蒸汽動力系統的運行操作優化方法，包括：

獲取蒸汽動力系統中設備的性能特征參數、工藝參數和拓撲結構；所述設備包括動力鍋爐、汽輪機、減溫減壓器、除氧器、蒸汽加熱器、凝汽器、給水泵、余熱鍋爐和蒸汽管網；所述性能特征參數包括動力鍋爐的蒸發量、壓力和溫度，汽輪機的進汽量、高壓抽汽量、高壓抽汽壓力、高壓抽汽溫度、低壓抽汽量、低壓抽汽壓力、低壓抽汽溫度、排汽量、排汽真空度和額定功率，減溫減壓器的出口流量、出口壓力、出口溫度以及減溫水的壓力和溫度，除氧器的工作壓力，蒸汽加熱器的列管數、列管直徑、列管長度以及出口控制溫度，凝汽器的列管數、列管直徑、列管長度以及循環冷卻水的流量和進口溫度，給水泵的揚程曲線、效率曲線、工作頻率，余熱鍋爐的產汽量、產汽壓力和產汽溫度，蒸汽管網的流程拓撲結構，以及管線的管徑、壁厚、管長、保溫、彎頭和閥門；所述工藝參數包括年操作時間、系統電力需求、燃料數據、工況條件和系統尾氣排放；

根據基爾霍夫定律、蒸汽動力系統的能量守恒方程、質量守恒方程以及所述設備的性能特征參數、工藝參數和拓撲結構構建蒸汽動力系統數學模型；

對所述蒸汽動力系統數學模型進行求解，得到運行操作參數；

以能源消耗和成本最低為目標，以所述運行操作參數為決策變量，以所述設備的性能特征參數、工藝參數和拓撲結構為約束條件，建立目標函數；

根據所述目標函數確定最優運行操作參數；

根據所述最優運行操作參數對所述蒸汽動力系統的運行進行操作。

可選的，所述根據基爾霍夫定律、蒸汽動力系統的能量守恒方程、質量守恒方程以及所述設備的性能特征參數、工藝參數和拓撲結構構建蒸汽動力系統數學模型，具體包括：