[發明專利]一種基于風機性能曲線的風機開度及效率在線計算方法

有效

• 申請號: 202110605452.2
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113325700B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 石清鑫;徐西俊;任文斌;鄭金;孫大偉;閆宏;李明堂;于法靜;程孝峰;許金輝
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;國家能源蓬萊發電有限公司
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種基于風機性能曲線的風機開度及效率在線計算方法，其特征在于，該方法基于風機在線監測系統獲取得到風機實際運行參數，包括風機入口體積流量Q、風機比壓能Y、風機效率η和風機開度β；將風機設計性能曲線離散化后獲取擬合關系式；基于風機實際運行參數、風機設計性能曲線擬合關系式，計算風機運行點在風機設計性能曲線的相對位置，包括風機運行點所處的等開度線或等效率線區間、運行點到所處區間的各開度線或等效率線的最小距離；基于線性插值方法計算得到風機運行點在其性能曲線上的對應的開度值及效率值；

將風機性能曲線離散化并獲取各風機開度下風機比壓能Y-流量Q的擬合關系式、各效率下風機壓力或比壓能-流量的擬合關系式，具體如下：

①由于不同風機開度β_i下風機比壓能Y-流量Q曲線為單調曲線，采用最小二乘法進行近似擬合，獲取Y_β＝f_i(Q)關系式；

②由于不同效率η_i下的風機比壓能Y-流量Q曲線為非單調曲線，采用分段線性插值進行近似擬合，獲取Y_η＝f_i(Q)；

步驟①的計算方法如下：

給定數據點{(Q_j，Y_j)}和一組函數g_k(Q)，j＝1,2,...,m，k＝1,2，...，n，求數a₁，a₂，...,a_n，假定mn，使函數

f(Q)＝a₁g₁(Q)+a₂g₂(Q)+...+a_ng_n(Q)

滿足

步驟②的計算方法如下：

給定數據點{(Q_j,Y_j}，j＝1,2,…,n，將數據點區間[Q₀,Q_n]劃分為若干子區間[Q_j,Q_j+1]，每個子區間只有兩個數據點(Q_j,Y_j),(Q_j+1,Y_j+1)；根據變量Q確定其所在給定數據點的子區間，并獲取該子區間的兩個數據點，基于兩個數據點，作一次插值多項式：

函數f(Q)的近似函數的形式是：

(1)多項式：f(Q)＝a₀+a₁Q+a₂Q²+...+a_nQⁿ；

(2)指數函數：f(Q)＝exp(a₀+a₁Q+a₂Q²+...+a_nQⁿ)；

計算風機運行點在風機性能曲線上對應的風機開度，通過風機在線監測系統獲取得到風機運行參數，包括體積流量Q及風機比壓能Y，具體如下：

根據風機運行點(Q,Y)及風機設計性能曲線簇Y_β＝f_i(Q)，求解距離其最近的兩條風機開度性能曲線(1)(2)的開度值β₁及β₂，性能曲線擬合關系式Y_β＝f₁(Q)及Y_β＝f₂(Q)，構造點(Q,Y)到曲線Y_β＝f₁(Q)的最小距離計算函數，采用黃金分割一維優化算法計算得到運行點到曲線(1)及曲線(2)的距離d₁及d₂，采用線性插值方法計算風機性能曲線對應的開度值β_a：

根據風機安裝或檢修調試時確定的風機開度與就地葉片角度關系式，以及DCS風機開度給定值，計算得到風機開度β_s；通過風機在線監視系統獲取風機實際效率η_s；計算得到風機給定開度值與風機性能曲線對應開度值的偏差量Δβ＝β_s-β_a、風機實測效率值與風機性能曲線對應效率值的偏差量Δη＝η_s-η_a。

2.根據權利要求1所述的一種基于風機性能曲線的風機開度及效率在線計算方法，其特征在于，對于動葉可調軸流式風機，當|Δβ|3°或|Δη|5％時，給出預警信號。