一種汽輪機(jī)主蒸汽壓力運(yùn)行曲線及其優(yōu)化方法
【專利摘要】一種汽輪機(jī)主蒸汽壓力運(yùn)行曲線及其優(yōu)化方法，涉及電站汽輪機(jī)的變工況優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)。該發(fā)明提出一個(gè)形狀近似S型主蒸汽壓力運(yùn)行曲線，替代原有的定‐滑‐定主蒸汽壓力運(yùn)行方式。根據(jù)汽輪通流特性和噴嘴組物理結(jié)構(gòu)，在主蒸汽壓力定‐滑‐定運(yùn)行曲線的基礎(chǔ)上提出更加接近于理想最優(yōu)壓力運(yùn)行曲線的平滑“類S型”曲線，該曲線主要包括高負(fù)荷和低負(fù)荷的定壓水平直線段，中間負(fù)荷滑壓傾斜直線段，以及滑壓傾斜直線段與高負(fù)荷水平直線斷和低負(fù)荷水平直線段之間相切的弧線段組成。通過對(duì)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘確定此主蒸汽壓力類S型運(yùn)行曲線，代替原有的定‐滑‐定主蒸汽壓力運(yùn)行曲線，指導(dǎo)機(jī)組壓力控制。
【專利說明】一種汽輪機(jī)主蒸汽壓力運(yùn)行曲線及其優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱能機(jī)械的一種壓力運(yùn)行方式，特別涉及電站汽輪機(jī)的主蒸汽壓力變工況運(yùn)行方式。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能減排已逐漸成為全球最為關(guān)注的熱點(diǎn)話題，提高能源利用率，降低能源消耗，儼然已成為各行各業(yè)研究人員所肩負(fù)的歷史重任。而電力作為工業(yè)發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步的支撐行業(yè)，其中火力發(fā)電所消耗的煤炭資源約占煤炭總消耗量的一半，在能源結(jié)構(gòu)上處于非常重要的位置。
[0003]由于工業(yè)生產(chǎn)用電、民用電等不同季節(jié)、不同時(shí)刻差異非常明顯。為了滿足用戶最大需求的需要，電力裝機(jī)總?cè)萘客幱趪?yán)重超容量狀態(tài)，從而導(dǎo)致我國發(fā)電機(jī)組長期、頻繁處于低負(fù)荷工況運(yùn)行。全球經(jīng)濟(jì)的不穩(wěn)定因素越來越多，國際經(jīng)濟(jì)對(duì)國內(nèi)電力需求的影響越來越來越明顯，造成電力需求的不穩(wěn)定波動(dòng)越來越頻繁，從而對(duì)我國火電機(jī)組中、低負(fù)荷高效運(yùn)行提出了更高的要求。
[0004]全面考慮發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全穩(wěn)定性、指令響應(yīng)特性等多項(xiàng)指標(biāo)，目前我國汽輪發(fā)電機(jī)組普遍采用定-滑-定綜合滑壓運(yùn)行方式。所采用的定-滑-定主蒸汽壓力運(yùn)行曲線大都根據(jù)設(shè)備制造方提供的較為粗糙的壓力-負(fù)荷曲線，其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性受汽輪機(jī)噴嘴組通流特性、噴嘴組運(yùn)行組合方式以及整個(gè)機(jī)組通流特性影響較大。近幾十年來國內(nèi)外各電力研究單位相繼采用主蒸汽溫度修正、背壓修正、主蒸汽流量修正或汽耗率修正等辦法對(duì)原來的壓力-負(fù)荷運(yùn)行曲線進(jìn)行修正，取得了不錯(cuò)的效果。甚至也有研究單位提出采用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的辦法，建立熱耗與主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、機(jī)組負(fù)荷、環(huán)境溫度等參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型，并采用遺傳算法等進(jìn)行求解，從而進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化。
[0005]目前大部分研究單位都在原有“定-滑-定”壓力運(yùn)行曲線基礎(chǔ)上進(jìn)行修修補(bǔ)補(bǔ)，其研究都沒用突破“定-滑-定”壓力運(yùn)行方式的限制。而根據(jù)汽輪機(jī)組通流結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行方式，其最佳壓力曲線不可能是目前普遍采用的定-滑-定曲線那樣的折線段，因?yàn)檫B續(xù)性的負(fù)荷調(diào)整對(duì)應(yīng)的最佳壓力運(yùn)行曲線一定是一條連續(xù)性的曲線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為突破國內(nèi)汽輪機(jī)在優(yōu)化運(yùn)行領(lǐng)域的局限，從汽輪通流特性和噴嘴組物理結(jié)構(gòu)等本原角度分析，提出一種汽輪機(jī)主蒸汽壓力運(yùn)行曲線及其優(yōu)化方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種汽輪機(jī)主蒸汽壓力運(yùn)行曲線及其優(yōu)化方法，該壓力運(yùn)行曲線包括低負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段AB、中間負(fù)荷滑壓運(yùn)行直線段B' C和高負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段C' D，其特征在于:在低負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段AB和中間負(fù)荷滑壓運(yùn)行直線段B' C之間增加中低負(fù)荷平滑過渡弧線段BB'，在中間負(fù)荷滑壓運(yùn)行直線段B' C和高負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段C' D之間增加中高負(fù)荷平滑過渡弧線段CC'，所述的壓力運(yùn)行曲線整體呈類S型，其優(yōu)化方法如下[0009]步驟1:在高、中、低三個(gè)負(fù)荷區(qū)間分別選取一個(gè)高負(fù)荷小區(qū)間、中負(fù)荷小區(qū)間和低負(fù)荷小區(qū)間，以及剩下的中低負(fù)荷小區(qū)間和中高負(fù)荷小區(qū)間，分別設(shè)定主蒸汽壓力目標(biāo)函數(shù)為
【權(quán)利要求】
1.一種汽輪機(jī)主蒸汽壓力運(yùn)行曲線及其優(yōu)化方法，該壓力運(yùn)行曲線包括低負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段AB、中間負(fù)荷滑壓運(yùn)行直線段B' C和高負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段C' D，其特征在于:在低負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段AB和中間負(fù)荷滑壓運(yùn)行直線段B' C之間增加中低負(fù)荷平滑過渡弧線段BB'，在中間負(fù)荷滑壓運(yùn)行直線段B' C和高負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段C' D之間增加中高負(fù)荷平滑過渡弧線段CC'，所述的壓力運(yùn)行曲線整體呈類S型，其優(yōu)化方法如下:步驟1:在高、中、低三個(gè)負(fù)荷區(qū)間分別選取一個(gè)高負(fù)荷小區(qū)間、中負(fù)荷小區(qū)間和低負(fù)荷小區(qū)間，以及剩下的中低負(fù)荷小區(qū)間和中高負(fù)荷小區(qū)間，分別設(shè)定主蒸汽壓力目標(biāo)函數(shù)為Pffi=c1; Ρ,υ=ο2, P + =a*N+b, a, b, q和c2為常數(shù)，N為負(fù)荷,采用最小二成法根據(jù)區(qū)間數(shù)據(jù)選取整體熱耗最低的函數(shù)，然后設(shè)定中高負(fù)荷區(qū)間和中低負(fù)荷區(qū)間的圓弧線目標(biāo)函數(shù)
2.按照權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)主蒸汽壓力運(yùn)行曲線及其優(yōu)化方法，其特征在于:高負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段C' D長度退化為零，曲線只包括低負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段AB、中低負(fù)荷平滑過渡弧線段BB'、中間負(fù)荷滑壓運(yùn)行直線段B' C和中高負(fù)荷平滑過渡弧線段CC'，各個(gè)線段之間平滑過渡。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)主蒸汽壓力運(yùn)行曲線及其優(yōu)化方法，其特征在于:中間負(fù)荷滑壓運(yùn)行直線段B' C退化為零，曲線只包括低負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段AB、中低負(fù)荷平滑過渡弧線段BB'、中高負(fù)荷平滑過渡弧線段CC'和高負(fù)荷定壓運(yùn)行段C' D，各個(gè)線段之間平滑過渡。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)主蒸汽壓力運(yùn)行曲線及其優(yōu)化方法，其特征在于:低負(fù)荷定壓運(yùn)行直線段AB退化為零，曲線只包括中低負(fù)荷平滑過渡弧線段BB'、中間負(fù)荷滑壓運(yùn)行直線段B' C、中高負(fù)荷平滑過渡弧線段CC'和高負(fù)荷定壓運(yùn)行段C' D，各個(gè)線段之間平滑過渡。
5.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種汽輪機(jī)主蒸汽壓力運(yùn)行曲線及其優(yōu)化方法，其特征在于:中低負(fù)荷平滑過渡弧線段BB'和中高負(fù)荷平滑過渡弧線段CC'是函數(shù)表達(dá)式為
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103646162SQ201310559795
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】王衛(wèi)良, 李政, 劉建民, 倪維斗, 李永生 申請(qǐng)人:國電科學(xué)技術(shù)研究院, 清華大學(xué)