[發明專利]一種基于歷史數據在線監測給水泵汽輪機組效率的方法

有效

• 申請號: 202010285722.1
• 申請日: 2020-04-13
• 公開（公告）號: CN111535873B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 朱寶;顧偉飛;董益華;祝相云;趙佳駿;趙衛正;陳杰;梅益銘;華敏;羅永強;馮大元;倪穎峰
• 申請（專利權）人: 浙江浙能技術研究院有限公司
• 主分類號: F01D15/08
• 分類號: F01D15/08;F01D25/30;F01D21/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種基于歷史數據在線監測給水泵汽輪機組效率的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在給水泵轉速r，揚程h，小汽輪機排汽壓力p變化區間內，建立多個數組集合C_i{(r,h,p₀,t₀,p,q₀,time)|R_a；H_b；P_c}；所述R_a，H_b，P_c為給水泵轉速r，揚程h，小汽輪機排汽壓力p的條件表達式：

所述給水泵轉速r的表達式R_a(a＝1,2……m)分別為r_minrr_min+d；r_min+drr_min+2·d；……r_min+(m-1)·drr_min+m·d；其中m為轉速變化區間[r_min，r_max]被劃分為小區間的個數，d為對應的小區間長度，且d＝(r_max-r_min)/m；

所述揚程h的表達式H_b(b＝1,2……n)分別為h_minhh_min+e；h_min+ehh_min+2·e；……h_min+(n-1)·ehh_min+n·e；其中n為揚程變化區間[h_min，h_max]被劃分為小區間的個數，e為對應的小區間長度，且e＝(h_max-h_min)/n；

所述小汽輪機排汽壓力p的表達式P_c(c＝1,2……t)分別為p_minpp_min+f；p_min+fpp_min+2·f；……p_min+(t-1)fpp_min+t·f；其中t為小機排汽壓力變化區間[p_min，p_max]被劃分為小區間的個數，f為對應的小區間長度，且f＝(p_max-p_min)/t；

通過組合R_a、H_b和P_c建立m·n·t的數組集合C_i；

步驟2、按一定時間間隔，在歷史數據庫中提取給水泵汽輪機(2)的轉速r、給水泵進口壓力p_in、給水泵進口處水溫t_in、給水泵出口壓力p_out、給水泵出口處水溫t_out、小汽輪機進汽壓力p₀、進汽溫度t₀、排汽壓力p和流量q₀；計算給水泵揚程h：

上式中，v(p，t)為水的比體積函數，由IAPWS-IF97方程計算得出；g為重力加速度；將上述數據按時間節點time編成7維數組A_i(r,h,p₀,t₀,p,q₀,time)；根據數組A_i中r、h和p的數值將A_i(r,h,p₀,t₀,p,q₀,time)放入數組集合C_i：{(r,h,p₀,t₀,p,q₀,time)|R_a；H_b；P_c}中，統計所有數組集合C_i中數組元素A_i的數量，將集合按數組元素A_i的數量排序為C₁、C₂、C₃……C_k……C_m*n*t；其中m為轉速變化區間[r_min，r_max]被劃分為小區間的個數，n為揚程變化區間[h_min，h_max]被劃分為小區間的個數，t為小機排汽壓力變化區間[p_min，p_max]被劃分為小區間的個數；

步驟3、將運行轉速區間平均分為3～4個小區間：[r_min,r₁]、[r₁,r₂]和[r₂,r_max]；每個小區間的平均值為設定轉速點：(r_min+r₁)/2、(r₁+r₂)/2和(r₂+r_max)/2；在除氧器入口安裝ASME標準喉部取壓噴嘴流量計以及其他試驗儀表，對熱力系統進行隔離，在給水流量變化區間內，選取多個不同給水流量工況，測量給水流量Q_j，給水泵轉速r_j，由式(1)計算揚程h_j；

將測量數據點[r_j，h_j，Q_j]根據r_j數值放入劃分的運行轉速小區間內；基于給水泵相似準則，根據落入對應運行轉速小區間內的多個測量數據點[r_j，h_j，Q_j]，求取設定轉速點處的揚程h_j和給水流量Q_j：

當r_j∈[r_min,r₁]時：

當r_j∈[r₁,r₂]時：

當r_j∈[r₂,r_max]時：

擬合不同小區間設定轉速點處的揚程-流量函數關系式：Q_(rmin+r1)/2(h)、Q_(r1+r2)/2(h)和Q_(r2+rmax)/2(h)；

步驟4、計算數組集合C₁、C₂、C₃……C_k……C_m*n*t中所有數組元素A_i的轉速和揚程的平均值：

上式中，k∈[1,m*n*t]且k為正整數，a為集合C_k中數組A_i元素的個數；基于給水泵相似準則和步驟3中擬合的揚程-流量函數關系式Q_(rmin+r1)/2(h)、Q_(r1+r2)/2(h)和Q_(r2+rmax)/2(h)，求取數組集合C_k中每個數組元素A_i工況的給水流量Q(r_i,h_i)和給水泵有效功率Pe_i：

當r_i∈[r_min,r₁]時：

當r_i∈[r₁,r₂]時：

當r_i∈[r₂,r_max]時：

求取數組集合C_k給水流量平均值Q(r_kv,h_kv)和給水泵有效功率平均值P_ekv：

當r_kv∈[r_min,r₁]時：

當r_kv∈[r₁,r₂]時：

當r_kv∈[r₂,r_max]時：

步驟5、定義數組集合C_k中每個數組A_i的給水泵有效功率離散系數為λ_i，定義集合C_k中每個數組A_i給水泵機械效率離散系數為α_i：

上式中，η_pr0(h)為給定轉速點r₀處給水泵機械效率η_p與揚程h的關系式；λ_i反映數組集合C_k中每個數組A_i工況的給水泵有效功率偏離平均值的程度，α_i反映數組集合C_k中每個數組A_i給水泵機械效率偏離平均值的程度；適當調整數組集合C_i中轉速和揚程分段數m、n；將λ_i和α_i波動范圍控制在±2％；

步驟6、求取數組集合C_k中每個數組A_i(r,h,p₀,t₀,p,q₀,time)的小汽輪機進汽比焓H_0i和理想輸出功率P_0i：

H_0i＝stmpth(p_0i,t_0i),P_0i＝q_0i(H_0i-stmpsh(p_i,stmpts(p_0i,t_0i))) (7)

求取集合C_k中所有集合數組A_i中小汽輪機進汽壓力p₀、進汽溫度t₀、排汽壓力p、進汽比焓H₀的平均值p_0kv、t_0kv、p_kv和H_0kv：

上式(7)、(8)中,k∈[1,m*n*t]且k為正整數，a為集合C_k中數組A_i元素的個數；q₀為小汽輪機進汽流量；stmpsh(p,s)為根據給定的壓力和比熵求取比焓的函數；stmpts(p,t)為根據給定的壓力、溫度求取比熵的函數；stmpth(p,t)為根據給定的壓力、溫度求取比焓的函數；stmpsh(p,s)、stmpts(p,t)和stmpth(p,t)由IAPWS-IF97方程計算；

步驟7、將集合C_k中每個數組A_i(r,h,p₀,t₀,p,q₀,time)工況的小汽輪機進汽壓力、溫度、排汽壓力、給水泵有效功率、揚程和轉速修正到該集合的平均值：p_0kv、t_0kv、p_kv、Pe_kv、h_kv和r_kv，k∈[1,m*n*t]且k為正整數；

修正的方法為：假設集合C_k中數組A_i工況閥門進汽壓損為x，修正后工況閥門進汽壓損y,其分為x與△x兩部分，即△x＝y-x；△x對應的熱力過程前后位置分別表示為零位置(5)，壹位置(6)；建立以壹位置(6)的壓力p_1i為變量的方程組：

上式中，k∈[1,m*n*t]且k為正整數；由單變量迭代方法求解該方程，則集合C_k中數組A_i工況給水泵及其汽輪機組效率修正值η_ic為：

上式中k∈[1,m*n*t]且k為正整數；stmphs(p，H)為根據給定的壓力、比焓求取比熵的函數；stmphv(p,H)為根據給定的壓力、比焓求取比體積的函數；stmpsh(p,s)為根據給定的壓力和比熵求取比焓的函數；stmphs(p，H)、stmpsh(p,s)和stmphv(p,H)均由IAPWS-IF97方程計算；

步驟8、建立集合C₁、C₂、C₃……C_k……C_m*n*t中給水泵及其汽輪機組效率η_ic隨時間變化趨勢，其中k∈[1,m*n*t]且k為正整數；趨勢圖橫坐標為數組A_i中的time時間節點，縱坐標為修正后的給水泵及其汽輪機組效率η_ic，綜合分析不同集合中趨勢圖，得出給水泵及其汽輪機組性能狀態變化情況。

2.根據權利要求1所述的基于歷史數據在線監測給水泵汽輪機組效率的方法，其特征在于：步驟2所述歷史數據庫為PI數據庫。