汽轮机性能监测一体化建模方法研究

摘要

通过汽轮机性能监测,改善机组运行状况,降低汽轮发电机组的热耗率是火电机组节能的主要目标之一。在传统的汽轮机性能监测模型中,性能评价及耗差分析模型并未集成变工况特性模型,造成性能指标计算模型与耗差计算模型不统一且无法相互验证;另外耗差分析模型也缺乏统一的理论基础。因此,本文针对性能监测中存在的问题,基于等效焓降方法,探讨了性能计算与耗差计算的一体化建模方法。
　　 1、汽轮机变工况特性受外部条件(与负荷、环境温度及运行方式变化相对应)、循环参量(与主汽压力、主汽温度和再热汽温变化相对应)和设备能效(与汽轮机缸效率、加热器端差相对应)等三类因素的影响。本文建立了得到热力试验样本验证的汽轮机通流特性模型;提出一种基于加热器传热特性的出水及疏水温度软测量模型;并针对上述三类因素的影响,提出了汽轮机特性重构的方法。
　　 2、为了便于与汽轮机性能监测模型(性能评价模型及耗差分析模型)集成应用,研究了基于汽轮机变工况特性样本的数据驱动模型。提出一种多输出支持向量机建模方法,与传统BP神经网络模型对比验证结果表明,本方法在小样本适应性、预测精度以及计算速度方面具有优势。数据驱动模型为一体化耗差分析模型提供了状态预测基础。
　　 3、结合基于等效焓降方法建立汽轮机性能监测一体化模型的需求,开展了等效焓降的矩阵建模方法研究。建立了包括主辅热力系统在内的抽汽等效焓降模型,以及针对等效焓降应用法则的矩阵模型:针对局部定量分析中修正项,给出了满足解析解的修正模型,同时证明了等效焓降法整体性能算法与局部耗差分析计算的统一性;提出了基于等效焓降局部定量分析方法的耗差分析原则。
　　 4、为满足汽轮机耗差分析基准工况建模的需求,开展了机组循环参数的优化研究。应用本文所建特性模型,针对外部因素的影响,采用理论寻优算法,获得了不同负荷、不同季节条件下汽轮机最佳滑压曲线,并得到现场热力试验结果的验证。该研究成果为基准值建模提供了经验。
　　 5、提出了基于等效焓降整体计算的汽轮机性能监测一体化模型。结合三类因素影响以及基于数据驱动的汽轮机状态预测模型,分别研究了单参数和多参数扰动对汽轮机性能评价与耗差分析结果的不同影响,提出一种针对多参量组合扰动的逐次变化分析方法,得到并验证了在小偏差范围内总体耗差的计算与变化顺序相关度非常微小的结论。