本發(fā)明涉及機(jī)電智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種基于凝結(jié)水節(jié)流的火電機(jī)組控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

通常，變頻能力是發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)的必備能力。電網(wǎng)頻率的快速穩(wěn)定、高質(zhì)量的通電技術(shù)才能滿足混合電網(wǎng)的要求。為了實(shí)現(xiàn)和滿足通電技術(shù)的要求，傳統(tǒng)火力發(fā)電廠對(duì)于火力發(fā)電機(jī)組的節(jié)能和性能控制主要依靠控制機(jī)組的燃料進(jìn)出來(lái)達(dá)到實(shí)現(xiàn)控制機(jī)組負(fù)荷的目的?，F(xiàn)實(shí)中發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)組控制系統(tǒng)存在控制延遲和燃燒慣性問(wèn)題等突出問(wèn)題。因此不得不思考新的管理和控制技術(shù)來(lái)提高火電機(jī)組的工作效率。

在長(zhǎng)期電廠并網(wǎng)的管理中發(fā)現(xiàn)，充分利用火電機(jī)組工作中產(chǎn)生的蓄熱可以很好地解決這一問(wèn)題。因此凝結(jié)水節(jié)流技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，1992年siemens公司在歐洲國(guó)家電網(wǎng)的要求下，提出并采用了凝結(jié)水節(jié)流技術(shù)用以實(shí)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷快速而有效的調(diào)控。

現(xiàn)有的采用凝結(jié)水節(jié)流技術(shù)進(jìn)行機(jī)組負(fù)荷調(diào)控存在著效率低下、截流水位控制不及時(shí)。此外調(diào)控策略不夠完善使得機(jī)組負(fù)荷過(guò)載，減少設(shè)備的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于改進(jìn)的凝結(jié)水節(jié)流的火電機(jī)組控制方法，其基于凝結(jié)水節(jié)流的負(fù)荷調(diào)節(jié)方案，采用“全滑壓和調(diào)控凝結(jié)水流量”的變負(fù)荷控制策略，能夠提高機(jī)組的效率；控制凝結(jié)水流量在短時(shí)間內(nèi)快速改變，在除氧器和凝汽器中的水位調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)閥口的尺寸來(lái)增加或減少凝結(jié)水流量值，實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓加熱器及除氧器中汽輪機(jī)的抽汽量調(diào)節(jié)，進(jìn)而短時(shí)獲取或釋放一部分機(jī)組的負(fù)載。

為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種基于凝結(jié)水節(jié)流的火電機(jī)組控制方法，包括如下步驟：

步驟1)，優(yōu)化控制策略分析

步驟11)，在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎(chǔ)上，依據(jù)補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)水位變化；

步驟12)，改進(jìn)低壓加熱器疏水控制系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低壓加熱器在凝結(jié)水節(jié)流控制系統(tǒng)中的平穩(wěn)控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

步驟13)，優(yōu)化機(jī)組負(fù)荷指令的控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)流閥口的開(kāi)關(guān)和口徑流量控制自如，確保機(jī)組的安全運(yùn)行；

步驟2)，根據(jù)質(zhì)量和能量守恒定律，構(gòu)建熱經(jīng)濟(jì)狀態(tài)方程

步驟21)，構(gòu)建汽水分布方程；

步驟22)，構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力輸出功率方程；

步驟23)，構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力輸入能量方程；

步驟3)，凝結(jié)水節(jié)流功率調(diào)節(jié)計(jì)算

步驟31)，分析除氧器進(jìn)出口汽水流動(dòng)態(tài)以及進(jìn)入低壓加熱器的凝結(jié)水流量建立數(shù)學(xué)模型；

進(jìn)一步地，步驟21)中，所述的汽水分布方程如下：

[a][di]+[qf]＝d0[τi]，

式中，[di]為加熱器進(jìn)出汽流量矩陣，qf為額外加熱量矩陣，d0為加熱器對(duì)應(yīng)的抽汽流量，其中，[a]為系統(tǒng)矩陣，[a]的表達(dá)式為：

其中：

qi為第i級(jí)加熱器的出氣熵增量，qi＝hi-hdiqi或qi＝hi-hw(i+1)；

hi為第i級(jí)加熱器的抽汽焓值；

τ為進(jìn)水熵增量，τi＝hwi-hw(i+1)；

γi為第i級(jí)加熱器的給水焓升，γi＝hd(i-1)-hw(i+1)或γi＝hd(i-1)-hdi；

hdi為第i級(jí)加熱器的疏水焓值；

hwi表示第i級(jí)加熱器出口焓值。

進(jìn)一步地，步驟22)中，所述的系統(tǒng)動(dòng)力輸出功率方程如下：

n＝d0(h0+σ-hc)-∑idi(h0+σ-hc)-∑i+1di(hi-hc)+nf，

上式中，d0表示加熱器對(duì)應(yīng)的入口處抽汽質(zhì)量流量矩陣，h0為加熱器進(jìn)口處抽氣焓值，σ為汽焓值調(diào)節(jié)參數(shù)，hi表示第i級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的抽汽焓值，hc表示第i級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的損耗汽焓值；nf表示外功率矩陣，di表示第i級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的抽汽質(zhì)量流量矩陣，n表示單機(jī)容量。

進(jìn)一步地，步驟23)中，所述的系統(tǒng)動(dòng)力輸入能量方程如下：

q＝d0(h0+σ-hw9)+qfr，

上式中，q為動(dòng)力輸入能量，hw9代表第8級(jí)加熱器的入口焓值，qfr為抽汽能量。

進(jìn)一步地，步驟31)中，

01#高壓加熱器增加qm,1,h1：

(h1-hd1)d1＝(hw1-hw2)dfw，

02#高壓加熱器增加qm,2,h2：

(hd1-hd2)d1+(h2-hd2)d2＝(hw2-hw3)dfw，

03#高壓加熱器增加qm,3,h3：

(hd2-hd3)(d1+d2)+(h3-hd3)d3＝(hw3-hw4)dfw，

05#低壓加熱器減少qm,5,h5：

(h5-hd5)d5＝(hw5-hw6)dcw，

上式中，dcw為流經(jīng)各低壓加熱器的凝結(jié)水質(zhì)量流量；

06#低壓加熱器減少qm,6,h6：

d5hd5+d6h6+dcwhw7＝(d5+d6)hd6+dcwhw6，

07#低壓加熱器減少qm,7,h7：

(d5+d6)hd6+d7h7+dcwhw8＝(d5+d6+d7)hd7+dcwhw7，

08#低壓加熱器減少qm,8,h8：

(d5+d6+d7)hd7+d8h8+dcwhw9＝(d5+d6+d7+d8)hd8+dcwhw8；

式中，hi表示第i級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的抽汽焓值，qm,i表示第i級(jí)加熱器的抽汽質(zhì)量流量，hw1～hw8表示第1到8級(jí)加熱器的出口焓值，hdi為第i級(jí)加熱器的疏水焓值，dfw為流過(guò)各高壓加熱器的供水流量，h1表示第一級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的抽汽焓值，di表示第i級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的抽汽質(zhì)量流量矩陣。

根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系綜上得出節(jié)流前后抽汽量的矩陣表達(dá)形式：

式中，k表示凝結(jié)水的倍數(shù)值。

本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是提供采用上述控制方法得到的控制系統(tǒng)，包含：

優(yōu)化控制策略分析模塊：在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎(chǔ)上，依據(jù)補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)水位變化；改進(jìn)低壓加熱器疏水控制系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低壓加熱器在凝結(jié)水節(jié)流控制系統(tǒng)中的平穩(wěn)控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；優(yōu)化機(jī)組負(fù)荷指令的控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)流閥口的開(kāi)關(guān)和口徑流量控制自如，確保機(jī)組的安全運(yùn)行；

熱經(jīng)濟(jì)狀態(tài)方程構(gòu)建模塊：用于構(gòu)建汽水分布方程，構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力輸出功率方程，以及構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力輸入能量方程；

凝結(jié)水節(jié)流功率調(diào)節(jié)計(jì)算模塊：分析除氧器進(jìn)出口汽水流動(dòng)態(tài)平衡，建立數(shù)學(xué)模型；分析進(jìn)入低壓加熱器的凝結(jié)水流量。

本發(fā)明具有的有益效果在于：本發(fā)明改進(jìn)了傳統(tǒng)凝結(jié)水控制系統(tǒng)的使用效率，在火力機(jī)組發(fā)電廠的節(jié)能管控中，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的節(jié)能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是凝結(jié)水節(jié)流前回、加熱系統(tǒng)圖；

圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的示意圖；

圖3是本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化模塊圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

實(shí)施例一

本實(shí)施例為一種基于改進(jìn)的凝結(jié)水節(jié)流的火電機(jī)組控制方法，包括如下步驟：

步驟1，優(yōu)化控制策略分析

step11在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎(chǔ)上，依據(jù)補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)水位變化。

step12改進(jìn)低壓加熱器疏水控制系統(tǒng)，近而實(shí)現(xiàn)低壓加熱器在凝結(jié)水節(jié)流控制系統(tǒng)中的平穩(wěn)控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

step13優(yōu)化機(jī)組負(fù)荷指令的控制實(shí)現(xiàn)節(jié)流閥口的開(kāi)關(guān)和口徑流量控制自如，確保機(jī)組的安全運(yùn)行。

步驟2，根據(jù)質(zhì)量和能量守恒定律，建立熱經(jīng)濟(jì)狀態(tài)方程

step21汽水分布方程：

[a][di]+[qf]＝d0[τi]，

[di]為加熱器進(jìn)出汽流量矩陣，其中[a]為系統(tǒng)矩陣，[a]的表達(dá)式為：

其中：qi為第i級(jí)加熱器的出氣熵增量，qi＝hi-hdiqi或qi＝hi-hw(i+1)；hi為第i級(jí)加熱器的抽汽焓值；

τ為進(jìn)水熵增量，τi＝hwi-hw(i+1)；

γi為第i級(jí)加熱器的給水焓升，γi＝hd(i-1)-hw(i+1)或γi＝hd(i-1)-hdi；

hdi為第i級(jí)加熱器的疏水焓值；

hwi表示第i級(jí)加熱器出口焓值。

step22系統(tǒng)動(dòng)力輸出功率方程：

n＝d0(h0+σ-hc)-∑idi(h0+σ-hc)-∑i+1di(hi-hc)+nf，

上式中，d0表示加熱器對(duì)應(yīng)的入口處抽汽質(zhì)量流量矩陣，h0為加熱器進(jìn)口處抽氣焓值，σ為汽焓值調(diào)節(jié)參數(shù)，hi表示第i級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的抽汽焓值，hc表示第i級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的損耗汽焓值；nf表示外功率矩陣，di表示第i級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的抽汽質(zhì)量流量矩陣，n表示單機(jī)容量。

step23系統(tǒng)動(dòng)力輸入能量方程：

q＝d0(h0+σ-hw9)+qfr，

上式中，q為動(dòng)力輸入能量，hw9代表第8級(jí)加熱器的入口焓值，qfr為抽汽能量。

步驟3，凝結(jié)水節(jié)流功率調(diào)節(jié)計(jì)算

step31分析除氧器進(jìn)出口汽水流動(dòng)態(tài)平衡，建立數(shù)學(xué)模型。

步驟31)中，

01#高壓加熱器增加qm,1,h1：

(h1-hd1)d1＝(hw1-hw2)dfw，

02#高壓加熱器增加qm,2,h2：

(hd1-hd2)d1+(h2-hd2)d2＝(hw2-hw3)dfw，

03#高壓加熱器增加qm,3,h3：

(hd2-hd3)(d1+d2)+(h3-hd3)d3＝(hw3-hw4)dfw，

05#低壓加熱器減少qm,5,h5：

(h5-hd5)d5＝(hw5-hw6)dcw，

上式中，dcw為流經(jīng)各低壓加熱器的凝結(jié)水質(zhì)量流量。

06#低壓加熱器減少qm,6,h6：

d5hd5+d6h6+dcwhw7＝(d5+d6)hd6+dcwhw6，

07#低壓加熱器減少qm,7,h7：

(d5+d6)hd6+d7h7+dcwhw8＝(d5+d6+d7)hd7+dcwhw7，

08#低壓加熱器減少qm,8,h8：

(d5+d6+d7)hd7+d8h8+dcwhw9＝(d5+d6+d7+d8)hd8+dcwhw8；

式中，hi表示第i級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的抽汽焓值，qm,i表示第i級(jí)加熱器的抽汽質(zhì)量流量，；hw1～hw8表示第1到8級(jí)加熱器的出口焓值，hdi為第i級(jí)加熱器的疏水焓值，dfw為流過(guò)各高壓加熱器的供水流量，h1表示第一級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的抽汽焓值，di表示第i級(jí)加熱器對(duì)應(yīng)的抽汽質(zhì)量流量矩陣。

根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系綜上得出節(jié)流前后抽汽量的矩陣表達(dá)形式：

式中，k表示凝結(jié)水的倍數(shù)值。

實(shí)施例二

本實(shí)施例為一種基于改進(jìn)的凝結(jié)水節(jié)流的火電機(jī)組控制系統(tǒng)，包含：

優(yōu)化控制策略分析模塊：在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎(chǔ)上，依據(jù)補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)水位變化；改進(jìn)低壓加熱器疏水控制系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低壓加熱器在凝結(jié)水節(jié)流控制系統(tǒng)中的平穩(wěn)控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；優(yōu)化機(jī)組負(fù)荷指令的控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)流閥口的開(kāi)關(guān)和口徑流量控制自如，確保機(jī)組的安全運(yùn)行；

熱經(jīng)濟(jì)狀態(tài)方程構(gòu)建模塊：用于構(gòu)建汽水分布方程，構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力輸出功率方程，以及構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力輸入能量方程；

凝結(jié)水節(jié)流功率調(diào)節(jié)計(jì)算模塊：分析除氧器進(jìn)出口汽水流動(dòng)態(tài)平衡，建立數(shù)學(xué)模型；分析進(jìn)入低壓加熱器的凝結(jié)水流量。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、cd-rom、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來(lái)描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。