一種汽輪機(jī)組高壓調(diào)門流量優(yōu)化裝置及其優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及發(fā)電汽輪機(jī)組技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種汽輪機(jī)組高壓調(diào)口流量優(yōu)化裝置 及其優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著電力建設(shè)的快速進(jìn)行，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜，為了保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn) 行，必須使發(fā)電機(jī)組具有快速響應(yīng)電網(wǎng)自動發(fā)電控制指令(AGC，Automatic Generation Control)變化和一次調(diào)頻需求的調(diào)節(jié)能力。而實(shí)現(xiàn)方法主要是控制汽輪機(jī)高壓調(diào)口動作， 快速調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷的快速響應(yīng)。由此可見，數(shù)字電液控制系統(tǒng) (D邸，Digital Electric Hy化aulic Control System)及其高壓調(diào)口整體流量特性的優(yōu)劣 將直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)的控制品質(zhì)、調(diào)節(jié)性能、經(jīng)濟(jì)效益等重要問題。
[0003] 汽輪機(jī)高壓閥口運(yùn)行方式分為單閥運(yùn)行方式和順序閥（或多閥）運(yùn)行方式。單閥運(yùn) 行時，汽輪機(jī)總的流量信號平均分配到各個高壓調(diào)節(jié)口；順序閥控制時，流入汽輪機(jī)的蒸汽 流量是各閥口流量的總和，它將按順序依次分配到各個高壓調(diào)節(jié)口，而閥口流量特性曲線 就是流量與閥口開度的轉(zhuǎn)換函數(shù)，如果單閥運(yùn)行方式下整體流量特性曲線與順序閥運(yùn)行方 式下整體流量特性曲線曬合度較差的情況下，則閥口切換過程中負(fù)荷擾動就較大，嚴(yán)重時 會影響機(jī)組響應(yīng)電網(wǎng)AG巧旨令變化需求。單-順序閥切換目的是為了提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn) 定性，其實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)節(jié)與噴嘴調(diào)節(jié)的無擾切換，解決變負(fù)荷過程中均熱要求與部分 負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性的矛盾。
[0004] 因此，需要發(fā)明一種針對單-順序閥整體流量特性曲線曬合度較差的情況，單獨(dú)優(yōu) 化順序閥方式下閥口管理相關(guān)參數(shù)無法消除切換過程中負(fù)荷擾動情況的優(yōu)化整定策略。使 機(jī)組單-順序閥切換時無限接近無擾切換，消除切換過程中負(fù)荷擾動現(xiàn)象，進(jìn)而保障機(jī)組閥 切換狀態(tài)下安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種汽輪機(jī)組高壓調(diào)口流量優(yōu)化裝置及其優(yōu)化 方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，消除切換過程中負(fù)荷擾動現(xiàn)象，進(jìn)而保障機(jī)組閥切換狀態(tài) 下安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。
[0007] -種汽輪機(jī)組高壓調(diào)口流量優(yōu)化裝置，包括，
[000引指令控制模塊，用于發(fā)出各個調(diào)口的開度信號；
[0009] 執(zhí)行模塊，用于接收指令并控制各個調(diào)口的開度變化；
[0010] 數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級壓力、主汽壓等實(shí)時參數(shù)；
[0011] 數(shù)據(jù)仿真優(yōu)化模塊，用于根據(jù)調(diào)口的開度W及數(shù)據(jù)采集模塊采集的汽輪機(jī)參數(shù)進(jìn) 行數(shù)據(jù)仿真和W及對流量特性曲線進(jìn)行優(yōu)化。
[0012] -種使用上述的汽輪機(jī)組高壓調(diào)口流量優(yōu)化裝置的優(yōu)化方法，包括W下步驟：
[001引A、建立順序閥方式下整體流量特性仿真模型；
[0014] 指令控制模塊和執(zhí)行模塊對調(diào)口開度進(jìn)行調(diào)整，數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)測單個調(diào)口流量 特性曲線和調(diào)口整體流量特性曲線，數(shù)據(jù)仿真優(yōu)化模塊結(jié)合閥口控制程序建立順序閥方式 下整體流量特性仿真模型；
[0015] B、建立單閥方式下整體流量特性仿真模型；
[0016] 指令控制模塊和執(zhí)行模塊對調(diào)口開度進(jìn)行調(diào)整，數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)測單閥整體流量 特性曲線，數(shù)據(jù)仿真優(yōu)化模塊結(jié)合閥口控制程序建立單閥方式下整體流量特性仿真模型；
[0017] C、單-順序閥切換參數(shù)整定及優(yōu)化；
[0018] 數(shù)據(jù)仿真優(yōu)化模塊根據(jù)單閥整體流量特性仿真模型，調(diào)整最佳閥位系數(shù)，優(yōu)化調(diào) 整單閥整體流量特性曲線的斜率，使之向多閥整體流量特性曲線；
[0019] 數(shù)據(jù)仿真優(yōu)化模塊根據(jù)多閥整體流量特性仿真模型，調(diào)整流量比例因子，優(yōu)化調(diào) 整多閥整體流量特性曲線的斜率，使之向多閥整體流量特性曲線；
[0020] 數(shù)據(jù)仿真優(yōu)化模塊通過優(yōu)化重疊度函數(shù)，提高多閥整體流量特性曲線的重疊區(qū)線 性度；
[0021] 數(shù)據(jù)仿真優(yōu)化模塊通過優(yōu)化流量開度修正函數(shù)，提高多閥整體流量特性曲線的非 重疊區(qū)線性度。
[0022] 作為優(yōu)選，步驟A中，單個調(diào)口流量特性實(shí)測曲線通過如下步驟進(jìn)行計算，
[0023] 通過調(diào)口流量特性實(shí)驗(yàn)得到調(diào)口開度反饋、調(diào)節(jié)級壓力、主汽壓力、向量的維度， 其中= 0 ,表示調(diào)口全關(guān)，(也) = 100，表示調(diào)口全開，則調(diào)節(jié)級壓力和主汽 壓力比值
[0024]
[0025] 與調(diào)口流量成正比，即分別對應(yīng)開度為0和100時的 調(diào)口流量百分比0%和100%，將巧^(/)歸一化0-100之間的數(shù)，得到調(diào)口流量百分比 化從）
[0026]
[0027]其中化^(1) = 0, 二100 > W向量OP投ν?為橫坐標(biāo)、向量化^為縱坐 標(biāo)構(gòu)成的曲線即為第i個調(diào)口的流量特性實(shí)測曲線，該曲線用線性分段函數(shù)表示，記作 /;〇)，!·二 1，2,…，6 ?
[002引其中，0戶位為調(diào)口開度反饋，為調(diào)節(jié)級壓力，7?為主汽壓力，n^xl為 向量的維度。
[0029] 作為優(yōu)選，步驟A中，多閥方式下整體流量特性實(shí)測曲線通過如下步驟進(jìn)行計算，
[0030] 進(jìn)行多閥方式下整體流量特性曲線測試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)測量獲得數(shù)據(jù)向量:調(diào)口總流 量指令、調(diào)節(jié)級壓力、主汽壓力、向量的維度，且FDEMseq( 1) >0，F(xiàn)DEMseq(nseq) = 100，表示順 序閥方式下調(diào)口全部開啟；調(diào)節(jié)級壓力和主汽壓力比值出eq化)與調(diào)口流量化seq化)成正比
[0031]
(3)
[003^ 貝化eq(nseq)對應(yīng)調(diào)口全開時的調(diào)口整體流量百分比100%。由于調(diào)口總流量指令 為0時，調(diào)口全關(guān)，整體流量百分比必為0%，對Hseq(k)進(jìn)行歸一化，得到調(diào)口流量百分比 化seq化）
[0033]
[0034] 且化seq(nseq) = 100，W向量FDEMseq為橫坐標(biāo)、向量化seq為縱坐標(biāo)構(gòu)成的曲線即為 順序閥方式調(diào)口整體流量特性實(shí)測曲線；
[00對其中，F(xiàn)DEMseq為調(diào)口總流量指令、PIseq為調(diào)節(jié)級壓力、TPseq為主汽壓力、nseqXl為 向量的維度。
[0036] 作為優(yōu)選，步驟A中，順序閥方式下整體流量特性仿真的步驟如下，
[0037] 流量總指令抑EM經(jīng)背壓修正函數(shù)fi(x)、流量比例偏置因子、重疊度函數(shù)記(句修正 和流量開度修正函數(shù)//(X)修正分配到各個調(diào)口上，獲得各調(diào)口的開度指令，根據(jù)實(shí)測的 各調(diào)口流量特性曲線計算各調(diào)口自身的流量百分比。乂(句記0) //(χ)，ζ· = 1，2,…，6 、 、 為線性分段函數(shù)；
[003引設(shè)當(dāng)前流量總指令為FDEM，抑ΕΜ為向量，取值范圍為0-100,每隔0.1取一個值，經(jīng) 背壓修正函數(shù)fl(X)修正得到流量指令化1
[0039] Fl^i = fi(抑 EM) (5)
[0040] 表示對抑EM中的每個元素做函數(shù)f 1 (X)映射，得到的元素構(gòu)成數(shù)據(jù)向量化1，將流量 指令化1經(jīng)過流量比例偏置因子得到分配到各個調(diào)口上的流量指令
[0041]
[0042] 其中為分配到調(diào)口i的流量指令，ki、bi為調(diào)口 i的比例偏置因子，調(diào)口流量指令 /?經(jīng)各自的重疊度函數(shù)/八句修正得到新的流量指令向量f烏
[0043]
[0044] 流量指令鳥經(jīng)過各調(diào)口流量開度修正函數(shù)//〇)得到各調(diào)口開度指令向量 0PENCMD1，為保證單閥方式下各調(diào)口開度一致，各調(diào)口流量開度修正函數(shù)相同
[0045]
[0046] 在獲得各調(diào)口開度0陽NCMQi的基礎(chǔ)上，根據(jù)調(diào)口 i的實(shí)測流量特性曲線(X)計算 各調(diào)口流量百分比向量護(hù)&
[0047]
[004引調(diào)口實(shí)測流量特性曲線/,<0；)是在其他調(diào)口全開時測試獲得，順序閥方式下調(diào)口 依次開啟，因此，整體流量特性中各調(diào)口流量百分比和實(shí)測時流量百分比之間有一定線性 關(guān)系，計算順序閥方式下仿真整體流量特性化seq
[0049]
[0化0]其中，a、b、c、d為仿真參數(shù)，表示調(diào)口仿真流量在整體流量中的占比，fA(z' = l，2，'''，6) 為式(9 )中各調(diào)口仿真流量，化/ seq為整體流量，W向量抑EM為橫坐標(biāo)、向量化seq為縱坐標(biāo)構(gòu) 成的曲線即為順序閥方式調(diào)口整體流量特性仿真曲線；
[0051] 將順序閥方式整體流量特性實(shí)測曲線和仿真曲線繪制在同一坐標(biāo)系中，調(diào)整仿真 參數(shù)a、b、c、d使兩條曲線擬合，則公式(10)即為順序閥方式下整體流量特性仿真模型。
[0052] 作為優(yōu)選，所述步驟B中，
[0053] 對單閥整體流量特性實(shí)測曲線計算步驟如下，
[0054] 進(jìn)行單閥方式下整體流量特性曲線測試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)測量獲得數(shù)據(jù)向量:調(diào)口總流 量指令FDEMsig，調(diào)口開度指令OPENsig，調(diào)節(jié)級壓力PIsig，主汽壓力TPsig，向量的維度為nsig X 1，且有FDEMsig(l)>0，F(xiàn)DEMsig(nsig) = 100，表示單閥方式下調(diào)口全部開啟，使用步驟A中多 閥方式下整體流量特性實(shí)測曲線的計算步驟，獲得單閥方式調(diào)口整體流量百分比向量 FLsig，W向量抑EMsig為橫坐標(biāo)、向量FLsig為縱坐標(biāo)構(gòu)成