汽輪機組定滑壓自動優化控制系統及其自動優化方法
2023-05-07 01:39:11 2
汽輪機組定滑壓自動優化控制系統及其自動優化方法
【專利摘要】本發明公開了一種汽輪機組定滑壓自動優化控制系統及其自動優化方法，該系統包括實時數據採集計算輸出平臺、機組計算機控制設備，所述實時採集計算平臺內設置有數據採集處理模塊、數據計算處理模塊、指令輸出模塊。本發明通過計算機系統和設備實現根據機組熱耗率自動修正主蒸汽壓力和高調門閥位功能並且將各機組相關的參數信息採集至數據實時採集計算平臺，通過數據採集處理模塊，將原始參數數據信息進行加工處理，通過數據計算處理模塊進行在線計算得出最優主蒸汽壓力和最佳高調門開度，輸出指令至機組控制系統，在機組負荷穩定時及時修正，從而實現機組定滑壓在線自動調整優化運行，達到降低煤耗率的目的。
【專利說明】汽輪機組定滑壓自動優化控制系統及其自動優化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及火電廠節能【技術領域】，具體是涉及一種汽輪機組定滑壓自動優化控制系統及其自動優化方法。
【背景技術】
[0002]目前，中國的電力企業以火力發電為主，節能減排壓力較大。各火力發電企業一直在探索節能降耗的方法，探索通過運行優化降低火力發電企業供電煤耗率的手段，特別是在火力發電廠機組定滑壓優化運行方面，一直沒有一個系統、完善的手段。現有技術中，大部分火電企業運行的定滑壓運行控制是通過進行定滑壓優化試驗，制定出定滑壓運行經驗曲線執行。
[0003]例如，申請號為201410123674.0的中國發明專利申請公開了一種快速確定汽輪機定滑壓優化曲線的方法，應用於噴嘴配汽方式的大型汽輪發電機組，其通過數據採集系統採集運行數據，計算整個滑壓過程高壓缸效率變化曲線，就可確定全負荷運行區間汽輪機高壓調節閥最優閥位和汽輪機定滑壓優化曲線，繼而用於火力發電廠的汽輪機實時運行優化系統。又如，申請號為201210180860.9的中國發明專利申請公開了一種以主蒸汽流量作為調度變量獲取汽輪機滑壓曲線方法，涉及一種確定滑壓曲線方法。針對以在不能用一條滑壓曲線即可以滿足供熱抽汽量變化和背壓變化運行狀況的問題。本發明它的實現步驟為:根據供熱抽汽機組的類型，選取M個主蒸汽流量;M為大於2的整數；針對每一個主蒸汽流量分別執行下述步驟:在選取的主蒸汽流量下選擇該供熱抽汽機組的N個不同的主蒸汽壓力值，N為大於4的整數；計算供熱抽汽機組的熱耗值；根據最小二乘法將所述N個主蒸汽壓力值和其相對應的熱耗值進行曲線擬合，確定一個最優主蒸汽壓力值；然後將得到的M個主蒸汽流量及其對應的最優主蒸汽壓力數據進行線性擬合獲得最終的滑壓運行曲線。用於汽輪機滑壓曲線的確定。
[0004]上述現有技術中採用參照執行汽輪機製造廠家提供的定滑壓曲線。但是上述方法由於受凝汽器真空等因素影響，執行經驗定滑壓曲線存在較大的調節偏差。而且在目前機組AGC模式下，機組負荷變動較大，為提高負荷響應速度，高壓調速汽門重疊度設置較大，實際主蒸汽壓力往往偏離定滑壓曲線，存在較大的節流損失。因此，現有技術中的機組定滑壓運行方式不能滿足機組經濟運行的要求。
【發明內容】
[0005]為克服上述現有技術中的缺陷與不足，本發明開發的火力發電廠機組定滑壓運行優化技術，通過比較主汽壓力變化影響的循環熱效率損失與高調門節流損失給水泵耗功損失，找出最佳工況點，降低煤耗率。
[0006]為實現上述目的本發明的技術方案是:汽輪機組定滑壓自動優化控制系統，包括:機組PI伺服器；用於向所述機組PI伺服器上傳待處理數據的機組DCS控制工程師站；用於從機組PI伺服器中收集有關參數數據並進行處理的數據採集計算輸出平臺；用於接收經所述數據採集計算輸出平臺計算得到的相關數據的機組協調控制模塊，其中所述數據採集計算輸出平臺包括:數據採集處理模塊，用於處理從所述PI伺服器中收集的有關參數數據；數據計算處理模塊，用於對數據進行修正處理；指令輸出模塊，用於輸出經數據計算處理模塊修正處理的主蒸汽壓力及高調門控制指令。
[0007]優選的是，所述數據採集處理模塊與所述數據計算處理模塊連接。
[0008]在上述任一方案中優選的是，所述數據處理模塊與所述指令輸出模塊連接連接。
[0009]在上述任一方案中優選的是，所述機組DCS控制工程師站中的數據上傳至機組PI伺服器。
[0010]在上述任一方案中優選的是，所述實時數據採集計算輸出平臺從機組PI伺服器中收集相關數據參數。
[0011]在上述任一方案中優選的是，所述數據採集處理模塊對數據進行處理並通過數據計算處理模塊實時修正相關計算參數，得出最合理的主蒸汽壓力及高調門控制指令。
[0012]在上述任一方案中優選的是，指令輸出模塊接收數據計算處理模塊的控制指令並輸出到機組協調控制模塊在從而實現機組在線定滑壓運行優化。
[0013]在上述任一方案中優選的是，所述數據計算處理模塊通過採集主蒸汽壓力、溫度、給水壓力及溫度、高壓缸排汽流量、再熱蒸汽壓力機溫度、再熱蒸汽減溫水流量、過熱蒸汽減溫水流量、電功率等計算出對應同一負荷下不同的高調門開度、不同主蒸汽壓力對應的熱耗率，並進行二類參數修正後進行比較，計算熱耗率最低對應的高調門開度、主蒸汽壓力就是最優值。
[0014]汽輪機組定滑壓自動優化控制方法，包括如下步驟:
步驟A是數據上傳至機組PI伺服器；
步驟B是從機組PI伺服器中收集有關參數數據；
步驟C是對數據進行處理；
步驟D是對數據實時修正計算，得出最合理的主蒸汽壓力及高調門控制指令；
步驟E輸出主蒸汽壓力及高調門控制指令。
[0015]優選的是，在所述步驟A中，由機組DCS控制工程師站收集數據並傳送至機組PI伺服器。
[0016]在上述任一方案中優選的是，所述由機組DCS控制工程師站收集數據包括，主蒸汽壓力、溫度、給水壓力及溫度、高壓缸排汽流量、再熱蒸汽壓力機溫度、再熱蒸汽減溫水流量、過熱蒸汽減溫水流量。
[0017]在上述任一方案中優選的是，在所述步驟C中，數據通過採集處理模塊對數據進行處理。
[0018]在上述任一方案中優選的是，在所述步驟D中，數據計算處理模塊對數據進行實時修正計算，得出最合理的主蒸汽壓力及高調門控制指令。
[0019]在所述步驟E中，所述主蒸汽壓力及高調門控制指令通過指令輸出模塊輸出到機組協調控制模塊。
[0020]與現有技術相比:本發明的優點在於:本發明的汽輪機組定滑壓自動優化控制系統是通過計算機系統和設備實現根據機組熱耗率自動修正主蒸汽壓力和高調門閥位的功能，通過將各機組相關的參數信息採集並進行數據計算平臺，通過數據採集處理模塊，將原始參數數據信息進行加工處理，通過數據計算處理模塊進行在線計算得出最優主蒸汽壓力和最佳高調門開度，輸出指令至機組控制系統，在機組負荷穩定時及時修正，從而實現機組定滑壓在線自動調整優化運行，達到降低煤耗率的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為按照本發明的定滑壓自動優化控制系統及其自動優化方法的技術方案示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發明的定滑壓自動優化控制系統及其自動優化方法一優選實施例作進一步闡述說明。
[0023]如圖1所示，汽輪機組定滑壓自動優化控制系統，包括:機組PI伺服器2，用於向所述機組PI伺服器2上傳待處理數據的機組DCS控制工程師站3 ;用於從機組PI伺服器2中收集有關參數數據並進行處理的數據採集計算輸出平臺I ;其中，一方面機組PI伺服器2通過區域網路或乙太網與機組DCS控制工程師站3連接；另一方面，機組PI伺服器2通過網絡與所述數據採集計算輸出平臺I連接。數據採集計算輸出平臺I通過線路與所述機組協調控制模塊7連接。機組協調控制模塊7控制相關機器設備的運行及各個閥門的開度實現實時的數據傳輸與過程控制。所述數據採集計算輸出平臺I將控制命令傳遞給機組協調控制模塊7，通過機組協調控制模塊7實現對機組的實施控制。
[0024]其中，所述數據採集計算輸出平臺I包括:數據採集處理模塊4、數據計算處理模塊5、指令輸出模塊連接6。所述數據採集處理模塊4與所述數據計算處理模塊5連接。所述數據計算處理模塊5與所述指令輸出模塊連接6連接。數據採集處理模塊4用於處理從所述PI伺服器2中收集的有關參數數據；數據計算處理模塊5用於對數據進行修正處理；指令輸出模塊6，用於輸出經數據計算處理模塊修正處理的主蒸汽壓力及高調門控制指令。
[0025]本發明的工作原理是:所述機組DCS控制工程師站3中的數據上傳至機組PI伺服器2。所述實時數據採集計算輸出平臺I從機組PI伺服器2中收集相關數據參數。所述數據採集處理模塊4對數據進行處理並通過數據計算處理模塊5實時修正相關計算參數，得出最合理的主蒸汽壓力及高調門控制指令。指令輸出模塊6接收數據計算處理模塊5的控制指令並輸出到機組協調控制模塊7在從而實現機組在線定滑壓運行優化。
[0026]在本實施例中，機組DCS控制工程師站3 —個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機、通訊、顯示和控制等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。其由多臺計算機分別控制生產過程中多個控制迴路，同時又可集中獲取數據、集中管理和集中控制的自動控制系統。機組DCS控制工程師站3具有數據獲取、直接數字控制、人機互動以及監控和管理等功能。分布式控制系統是在計算機監督控制系統、直接數字控制系統和計算機多級控制系統的基礎上發展起來的，是生產過程的一種比較完善的控制與管理系統。採用機組DCS控制工程師站3的優點在於其具有:高的可靠性，由於DCS將系統控制功能分散在各臺計算機上實現，系統結構採用容錯設計，因此某一臺計算機出現的故障不會導致系統其它功能的喪失。此夕卜，由於系統中各臺計算機所承擔的任務比較單一，可以針對需要實現的功能採用具有特定結構和軟體的專用計算機，從而使系統中每臺計算機的可靠性也得到提高；開放性:採用開放式、標準化、模塊化和系列化設計，系統中各臺計算機採用區域網方式通信，實現信息傳輸，當需要改變或擴充系統功能時，可將新增計算機方便地連入系統通信網絡或從網絡中卸下，幾乎不影響系統其他計算機的工作；靈活性:通過組態軟體根據不同的流程應用對象進行軟硬體組態，即確定測量與控制信號及相互間連接關係、從控制算法庫選擇適用的控制規律以及從圖形庫調用基本圖形組成所需的各種監控和報警畫面，從而方便地構成所需的控制系統；控制功能齊全:控制算法豐富，集連續控制、順序控制和批處理控制於一體，可實現串級、前饋、解耦、自適應和預測控制等先進控制，並可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的構成方式十分靈活，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現場控制站和數據採集站等組成，也可由通用的伺服器、工業控制計算機和可編程控制器構成。處於底層的過程控制級一般由分散的現場控制站、數據採集站等就地實現數據採集和控制，並通過數據通信網絡傳送到生產監控級計算機。生產監控級對來自過程控制級的數據進行集中操作管理，如各種優化計算、統計報表、故障診斷、顯示報警等。隨著計算機技術的發展，DCS可以按照需要與更高性能的計算機設備通過網絡連接來實現更高級的集中管理功能，如計劃調度、倉儲管理、能源管理等。
[0027]在本實施例中，汽輪機組定滑壓自動優化控制系統的流程是:所述由機組DCS控制工程師站3通過各個機組上安裝的測點進行實時數據檢測，並將測得的檢測結果傳回到機組DCS控制工程師站3，機組DCS控制工程師站3將所述檢測結果通過網絡傳遞到PI伺服器；機組PI伺服器2中的數據傳遞給實時數據採集計算輸出平臺I中。實時數據採集計算輸出平臺I中的數據採集處理模塊4對接收到的數據進行處理，並將處理過的數據信息傳遞給數據計算處理模塊，數據計算處理模塊5通過將數據採集處理模塊4傳遞過來的數據通過熱耗率計算公式為:HR= (Gms*ims+Grh*irh-Gfw*ifw-Gch*ich-Gss*iss_Grs*irs)/Pe計算得出熱耗率並將計算結果轉換成相應的電信號指令傳遞給指令輸出模塊6，指令輸出模塊6將接收到控制指令輸送到機組協調控制模塊7，所述機組協調控制模塊根據相應的控制指令控制機組中的各個裝置的運行實現適時地控制汽輪機組定滑壓自動優化控制。其中各個符號的解釋為，Gms——主汽流量、ims——主蒸汽焓、Grh——再熱蒸汽流量、
irh-----再熱蒸汽洽、Gfw-----最終給水流量、ifw-----最終給水洽、Gch-----冷再熱蒸汽流量(高壓缸排汽)、ich——冷再熱蒸汽焓、Gss——過熱器減溫水流量、iss——過熱器減溫水焓、Grs——再熱器減溫水流量、irs——再熱器減溫水焓、Pe------發電機輸出功率。
[0028]汽輪機組定滑壓自動優化控制系統中的數據計算處理模塊5通過採集汽輪機組的功率、主蒸汽壓力、溫度、給水壓力及溫度、高壓缸排汽流量、再熱蒸汽壓力機溫度、再熱蒸汽減溫水流量、過熱蒸汽減溫水流量、電功率等計算出對應同一負荷下不同的高調門開度、不同主蒸汽壓力對應的熱耗率，並進行二類參數修正後進行比較，計算熱耗率最低對應的高調門開度、主蒸汽壓力就是最優值。
[0029]汽輪機組定滑壓自動優化控制系統中的PI伺服器用於採集現場的生產數據並且存儲相關數據。
[0030]如圖1所示，本發明提供了一種汽輪機組定滑壓自動優化控制方法，包括如下步驟: 步驟A是數據上傳至機組PI伺服器；在本步驟中，各個監測點的數據集中或分散的將採集到的數據傳遞到機組PI伺服器中，機組PI伺服器將從工業現場採集到的相關生產數據進行存儲。其中，對工業現場採集數據是通過機組DCS控制工程師站3進行採集的。所述機組機組DCS控制工程師站3主要採集的數據主要有:機組各個機器的功率、主蒸汽壓力及溫度、給水壓力及溫度、高壓缸排汽流量、再熱蒸汽壓力及溫度、再熱蒸汽減溫水流量、過熱蒸汽減溫水流量、壓力、溫度參數等，各個監測點中的數據通過數據線將測得的參數傳至DCS工程師站；
步驟B是從機組PI伺服器中收集有關參數數據；
步驟C是對數據進行處理；
步驟D是對數據實時修正計算，得出最合理的主蒸汽壓力及高調門控制指令；
步驟E輸出主蒸汽壓力及高調門控制指令；
在所述步驟A中，由機組DCS控制工程師站3收集數據並傳送至機組PI伺服器。所述由機組DCS控制工程師站3收集數據包括，機組功率、主蒸汽壓力及溫度、給水壓力及溫度、高壓缸排汽流量、再熱蒸汽壓力及溫度、再熱蒸汽減溫水流量、過熱蒸汽減溫水流量、功率、壓力、溫度參數均有測點，流量有測量裝置通過數據線將參數傳至DCS工程師站。在所述步驟C中，數據通過採集處理模塊4對數據進行處理，通過採集的參數，可以計算對應不同主蒸汽壓力下的熱耗率。
[0031]熱耗率計算公式為:
HR=(Gms氺ims+Grh氺irh_Gfw氺ifw_Gch氺ich_Gss氺iss_Grs氺irs)/Pe
Gms-----主汽流量
ims-----主蒸汽j:含
Grh-----再熱蒸汽流量
irh-----再熱蒸汽洽
Gfw-----最終給水流量
ifw-----最終給水焓
Gch-----冷再熱蒸汽流量(高壓缸排汽)
ich-----冷再熱蒸汽洽
Gss——過熱器減溫水流量 iss——過熱器減溫水焓 Grs——再熱器減溫水流量 irs——再熱器減溫水焓 Pe------發電機輸出功率
在所述步驟D中，數據計算處理模塊5對數據進行實時修正計算，得出最合理的主蒸汽壓力及高調門控制指令。
[0032]在所述步驟E中，所述主蒸汽壓力及高調門控制指令通過指令輸出模塊6輸出到機組協調控制模塊7。
[0033]需要說明的是，按照本發明的汽輪機組定滑壓自動優化控制系統及汽輪機組定滑壓自動優化控制方法包括上述實施例中的任何一項及其任意組合，但上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明範圍進行限定，在不脫離發明設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.汽輪機組定滑壓自動優化控制系統，包括:機組PI伺服器(2);用於向所述機組PI伺服器(2)上傳待處理數據的機組DCS控制工程師站(3);用於從機組PI伺服器(2)中收集有關參數數據並進行處理的數據採集計算輸出平臺(I);用於接收經所述數據採集計算輸出平臺(I)計算得到的相關數據的機組協調控制模塊(7)，其特徵在於:其中所述數據採集計算輸出平臺(I)包括:數據採集處理模塊(4 )，用於處理從所述PI伺服器(2 )中收集的有關參數數據；數據計算處理模塊(5)，用於對數據進行修正處理；指令輸出模塊(6)，用於輸出經數據計算處理模塊(5)修正處理的主蒸汽壓力及高調門控制指令。
2.如權利要求1所述的汽輪機組定滑壓自動優化控制系統，其特徵在於:所述數據採集處理模塊(4)與所述數據計算處理模塊(5)連接。
3.如權利要求1所述的汽輪機組定滑壓自動優化控制系統，其特徵在於:所述數據處理模塊(5)與所述指令輸出模塊連接(6)連接。
4.如權利要求1所述的汽輪機組定滑壓自動優化控制系統，其特徵在於:所述機組DCS控制工程師站(3)中的數據上傳至機組PI伺服器(2)。
5.如權利要求1所述的汽輪機組定滑壓自動優化控制系統，其特徵在於:所述實時數據採集計算輸出平臺(I)從機組PI伺服器(2)中收集相關數據參數。
6.如權利要求1所述的汽輪機組定滑壓自動優化控制系統，其特徵在於:所述數據計算處理模塊(5)通過採集主蒸汽壓力、溫度、給水壓力及溫度、高壓缸排汽流量、再熱蒸汽壓力機溫度、再熱蒸汽減溫水流量、過熱蒸汽減溫水流量、電功率等計算出對應同一負荷下不同的高調門開度、不同主蒸汽壓力對應的熱耗率，並進行二類參數修正後進行比較，計算熱耗率最低對應的高調門開度、主蒸汽壓力就是最優值。
7.汽輪機組定滑壓自動優化控制方法，包括如下步驟: 步驟A是數據上傳至機組PI伺服器； 步驟B是從機組PI伺服器(2)中收集有關參數數據； 步驟C是對數據進行處理； 步驟D是對數據實時修正計算，得出最合理的主蒸汽壓力及高調門控制指令； 步驟E輸出主蒸汽壓力及高調門控制指令。
8.如權利要求7所述的汽輪機組定滑壓自動優化控制方法，其特徵在於:在所述步驟C中，數據通過採集處理模塊(4)對數據進行處理， 具體熱耗率計算公式為:
HR=(Gms氺ims+Grh氺irh_Gfw氺ifw_Gch氺ich_Gss氺iss_Grs氺irs)/Pe Gms-----主汽流量 ims-----主蒸汽j:含 Grh-----再熱蒸汽流量 irh-----再熱蒸汽洽 Gfw-----最終給水流量 ifw-----最終給水焓 Gch-----冷再熱蒸汽流量(高壓缸排汽) ich-----冷再熱蒸汽洽 Gss——過熱器減溫水流量 iss——過熱器減溫水焓 Grs——再熱器減溫水流量 irs——再熱器減溫水焓 Pe------發電機輸出功率。
9.如權利要求7所述的汽輪機組定滑壓自動優化控制方法，其特徵在於:在所述步驟D中，數據計算處理模塊(5 )對數據進行實時修正計算，得出最合理的主蒸汽壓力及高調門控制指令。
10.如權利要求9所述的汽輪機組定滑壓自動優化控制方法，其特徵在於:在所述步驟E中，所述主蒸汽壓力及高調門控制指令通過指令輸出模塊(6)輸出到機組協調控制模塊(7)。
【文檔編號】F01D21/00GK104131847SQ201410303444
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】宗緒東 申請人:華電國際電力股份有限公司技術服務中心