专利摘要

本发明公开了一种基于多维曲面的汽轮机滑压控制方法，针对火电厂汽轮机在变负荷滑压运行过程中，汽轮机的滑压控制模型通常为单变量（发电机功率）函数，是基于机组设计背压下得出的，但是大多数时间机组均是在偏离机组设计背压的情况下运行，以往的这种控制模型没有考虑机组背压因素的影响，这对机组滑压运行经济性有一定的影响。本发明提出了一种新型的基于多维曲面的滑压控制方法，利用本方法得到的滑压控制模型考虑了机组背压偏离设计值时对主汽压的影响，从而确保汽轮机能够以最佳滑压方式运行，有效提高了机组运行经济性。

权利要求

1.一种基于多维曲面的汽轮机滑压优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）在负荷机组的运行区间，选取若干常规负荷点，进行汽轮机热效率对比试验，并进行滑压运行优化；

2）根据机组背压修正曲线，得出不同背压下的滑压数据；

3)根据数据进行回归分析，得出滑压控制函数，函数公式如下：

，

式中的Pzq为最优主蒸汽压力，单位为MPa；Pk为背压，单位为kPa；Q为发电机功率，单位为MW；C1、C2、C3、C4、C5分别为公式系数；

4）在DCS中实现优化结果，即把得到的多维滑压曲面函数做进机组DCS中，就可实现多维曲面的汽轮机滑压优化控制。

2.如权利要求1所述的一种基于多维曲面的汽轮机滑压优化控制方法，其特征在于：步骤1）中所述负荷机组的运行区间为50%THA~100%THA，所述常规负荷点选取50%THA、60%THA、70%THA、80%THA和定压负荷点；在选取的各负荷下进行变主汽压力的汽轮机热效率对比试验，试验时采用负荷作为基准，即保持负荷不变，根据机组具体情况，选取不同的主蒸汽压力，在每个负荷下选取5~6个压力点进行试验。

3.如权利要求1所述的一种基于多维曲面的汽轮机滑压优化控制方法，其特征在于：步骤1）中所述对比试验的步骤为：滑压试验负荷从低负荷往高负荷进行，先做低负荷段的滑压试验，再做高负荷段的滑压试验；同一负荷下各压力点工况的试验，单一方向并连续进行，可从最低压力点向最高压力点进行，也可从最高压力点向最低压力点进行，各压力点不能间隔进行试验；主辅机设备正常投入运行，并按照相关试验标准进行汽水系统的隔离；滑压优化试验时在试验边界条件接近的情况下进行，每个压力点工况进行30min~40min，两个压力点之间调整间隔快速完全；滑压优选时以修正后热耗率最小为原则，来选取各负荷下的机组最优主蒸汽压力。

4.如权利要求1所述的一种基于多维曲面的汽轮机滑压优化控制方法，其特征在于：步骤1）中在各试验负荷下，分别记录下修正后热耗率最小工况的主蒸汽压力和修正后发电机功率，将得到的修正后发电机功率及其对应的最优主蒸汽压力数据进行线性拟合可得到以下公式：

，

式中的Pzq为最优主蒸汽压力，单位为MPa；Q为发电机功率，单位为MW；C1、C2分别为公式系数，通过滑压优化试验得出的该公式是机组背压在设计背压下的滑压运行曲线公式。

5.如权利要求1所述的一种基于多维曲面的汽轮机滑压优化控制方法，其特征在于：步骤2）中根据机组实际运行情况，在机组通常背压运行范围内（2.5kPa~12kPa）和机组通常负荷运行区间（50%THA~100%THA），选取若干个背压值（Pk1~Pkn）和发电机功率值（QⅠ~QN），利用机组背压对发电机功率修正曲线，并对发电机功率进行背压修正，可得出不同背压、不同发电机功率下的滑压数据。

6.如权利要求1所述的一种基于多维曲面的汽轮机滑压优化控制方法，其特征在于：步骤3）中所述滑压控制函数是以发电机功率和机组背压为变量的多变量多维曲面函数。

说明书

技术领域

本发明涉及火电厂汽轮机控制领域，尤其涉及一种基于多维曲面的汽轮机滑压优化控制方法。

背景技术

随着电网容量的不断扩大，电力负荷峰谷差也日益增大，导致机组调峰的时间越来越多。为了提高运行经济性，滑压运行是目前机组调峰时低负荷运行期间经常采用的方式。

目前汽轮机在变负荷滑压运行过程中，采用的滑压控制模型多为曲线函数，即单变量(发电机功率)函数，是以机组负荷为变量，并且是针对额定参数(背压、气温)下得出的。但是受气温的影响，汽轮机的背压经常变化，大多数时间机组均是在偏离额定参数的情况下运行，这种滑压曲线控制模型没有考虑背压、气温等因素的影响，在近年来的性能试验中发现，这对经济性有一定的影响。所以，有必要研究机组背压、气温等参数变化时对滑压控制参数的影响，提出一更合理的滑压控制模型。

申请号为201410303444.2的发明公开了一种汽轮机组定滑压自动优化控制系统及其自动优化方法，该系统包括实时数据采集计算输出平台、机组计算机控制设备，所述实时采集计算平台内设置有数据采集处理模块、数据计算处理模块、指令输出模块。该发明通过计算机系统和设备实现根据机组热耗率自动修正主蒸汽压力和高调门阀位功能并且将各机组相关的参数信息采集至数据实时采集计算平台，通过数据采集处理模块，将原始参数数据信息进行加工处理，通过数据计算处理模块进行在线计算得出最优主蒸汽压力和最佳高调门开度，输出指令至机组控制系统，在机组负荷稳定时及时修正，从而实现机组定滑压在线自动调整优化运行，达到降低煤耗率的目的。

申请号为201410629776.X的发明提供一种火电厂汽轮机在线滑压优化方法，进行阀门配汽方式转变，确定合理的高压调门重叠度；进行高压调门两阀全开和三阀全开时的最佳阀位点试验进而确定最佳阀位点；进行两阀全开和三阀全开最佳阀位点的经济性比较；计算背压修正压力差、主汽温度修正压力差、再热温度修正压力差、高压缸效率修正压力差、再热减温水修正压力差，利用上述各修正压力差计算滑压优化压力差，再由滑压优化压力差与滑压设计值及限定条件计算得出滑压优化压力即最佳压力，利用耗差系统实时显示最佳压力，实现最佳阀位精确控制，从而实现滑压优化且实现全季节滑压的量化和可视化。

申请号为201510530163.5的专利公开了一种基于主蒸汽流量的汽轮机滑压优化的控制方法，包括如下步骤：步骤1，根据主蒸汽流量和蒸汽比容得到主蒸汽流量计算模型；步骤2，进行滑压优化试验，确定不同负荷下的机组最优运行主蒸汽压力；步骤3，机组DCS的滑压控制逻辑根据公式(3)与公式(5)得到的主蒸汽流量和最优主蒸汽压力进行汽轮机滑压优化控制。该发明针对汽轮机滑压运行过程中背压、主再热汽温、供热等因素变化时，影响机组经济性的问题，提出一种基于主蒸汽流量的汽轮机滑压优化的控制方法，使汽轮机在影响因素变化时仍然能够保持最优运行方式，进一步挖掘机组节能潜力。

然而在传统方法中，为了消除机组背压的影响，通常做出多个背压下的滑压曲线。针对不同的气温，需要在机组DCS中手工切换选取相应背压下的滑压曲线，这种控制方式比较繁琐而且精度较差。

发明内容

本发明的目的是针对汽轮机滑压运行过程中背压变化时，影响机组经济性的问题，提出一种基于多维曲面的汽轮机滑压优化控制方法，使汽轮机在背压变化时仍然能够保持最优运行方式，进一步提高机组滑压运行时的经济性。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种基于多维曲面的汽轮机滑压优化控制方法，包括如下步骤：

1)在负荷机组的运行区间，选取若干常规负荷点，进行汽轮机热效率对比试验，并进行滑压运行优化；

2)根据机组背压修正曲线，得出不同背压下的滑压数据；

3)根据数据进行回归分析，得出滑压控制函数，函数公式如下：

式中的Pzq为最优主蒸汽压力，单位为MPa；Pk为背压，单位为kPa；Q为发电机功率，单位为MW；C1、C2、C3、C4、C5分别为公式系数；

4)在DCS中实现优化结果，即把得到的多维滑压曲面函数(2)做进机组DCS中，就可实现多维曲面的汽轮机滑压优化控制。

进一步地，步骤1)中所述负荷机组的运行区间为50％THA～100％THA，所述常规负荷点选取50％THA、60％THA、70％THA、80％THA和定压负荷点；在选取的各负荷下进行变主汽压力的汽轮机热效率对比试验，试验时采用负荷作为基准，即保持负荷不变，根据机组具体情况，选取不同的主蒸汽压力，在每个负荷下选取5～6个压力点进行试验。

进一步地，步骤1)中所述对比试验的步骤为：滑压试验负荷从低负荷往高负荷进行，先做低负荷段的滑压试验，再做高负荷段的滑压试验；同一负荷下各压力点工况的试验，单一方向并连续进行，可从最低压力点向最高压力点进行，也可从最高压力点向最低压力点进行，各压力点不能间隔进行试验；主辅机设备正常投入运行，并按照相关试验标准进行汽水系统的隔离；滑压优化试验时在试验边界条件接近的情况下进行，每个压力点工况进行30min～40min，两个压力点之间调整间隔快速完全；滑压优选时以修正后热耗率最小为原则，来选取各负荷下的机组最优主蒸汽压力。

进一步地，步骤1)中，在各试验负荷下，分别记录下修正后热耗率最小工况的主蒸汽压力和修正后发电机功率，将得到的修正后发电机功率及其对应的最优主蒸汽压力数据进行线性拟合可得到以下公式：

P_zq＝C₁×Q+C₂，

式中的Pzq为最优主蒸汽压力，单位为MPa；Q为发电机功率，单位为MW；C1、C2分别为公式系数，通过滑压优化试验得出的该公式是机组背压在设计背压下的滑压运行曲线公式。

进一步地，步骤2)中，根据机组实际运行情况，在机组通常背压运行范围内(2.5kPa～12kPa)和机组通常负荷运行区间(50％THA～100％THA)，选取若干个背压值(Pk1～Pkn)和发电机功率值(QⅠ～QN)，利用机组背压对发电机功率修正曲线，并对发电机功率进行背压修正，可得出不同背压、不同发电机功率下的滑压数据。

进一步地，步骤3)中，所述滑压控制函数是以发电机功率和机组背压为变量的多变量多维曲面函数。

本发明的有益效果在于：

本发明提出了一种基于多变量多维曲面的滑压控制模型，该滑压曲面控制模型只需一个控制函数即可满足不同气温对滑压曲线的要求，实现了自动切换，避免了频繁手工切换的不安全影响，它考虑机组在偏离设计参数(背压、气温)下对主汽压的影响，不需要对滑压曲线进行不同背压下的切换，一个曲面函数即可满足不同气温不同背压下的滑压运行的控制，可以有效提高汽轮机在滑压运行时的经济性。

附图说明

图1是在实施例选定负荷下的滑压试验曲线。

图2是机组背压对发电机功率的修正曲线。

图3是机组设计背压下的滑压运行曲线。

具体实施方式

实施例

如图1至图3所示，一种基于多维曲面的汽轮机滑压优化控制方法，包括如下步骤：1)在负荷机组的运行区间，选取若干常规负荷点，进行汽轮机热效率对比试验，并进行滑压运行优化；2)根据机组背压修正曲线，得出不同背压下的滑压数据；3)根据数据进行回归分析，得出滑压控制函数；4)在DCS中实现优化结果，即把得到的多维滑压曲面函数做进机组DCS中，就可实现多维曲面的汽轮机滑压优化控制。

步骤1)中进行滑压运行优化，在50％THA～100％THA负荷机组运行区间内，选取若干个常规负荷点，一般选取50％THA、60％THA、70％THA、80％THA和定压负荷点。在选取的各负荷下进行变主汽压力的汽轮机热效率对比试验，试验时采用负荷作为基准，即保持负荷不变。根据机组具体情况，选取不同的主蒸汽压力，通常在每个负荷下选取5～6个压力点(至少3个压力点)进行试验。

试验时，滑压试验负荷从低负荷往高负荷进行，即先做低负荷段的滑压试验，再做高负荷段的滑压试验。同一负荷下各压力点工况的试验，要求单一方向并连续进行，即既可从最低压力点向最高压力点进行，也可从最高压力点向最低压力点进行，各压力点不能间隔进行试验。

试验中，主辅机设备需要正常投入运行，并按照相关试验标准进行汽水系统的隔离。滑压优化试验时需要在试验边界条件接近(即主再热蒸汽温度、机组真空及各辅机运行状况变化不大)的情况下进行，每个压力点工况进行30min～40min，两个压力点之间调整间隔尽可能快速完全。滑压优选时以修正后热耗率最小为原则，来选取各负荷下的机组最优主蒸汽压力。

在各试验负荷下，分别记录下修正后热耗率最小工况的主蒸汽压力和修正后发电机功率，将得到的修正后发电机功率及其对应的最优主蒸汽压力数据进行线性拟合可得到以下公式(1)：P_zq＝C₁×Q+C₂，式中的Pzq为最优主蒸汽压力，单位为MPa；Q为发电机功率，单位为MW；C1、C2分别为公式系数，通过滑压优化试验得出的该公式是机组背压在设计背压下的滑压运行曲线公式。

步骤2)中，根据机组背压修正曲线，得出不同背压下的滑压数据；根据机组实际运行情况，在机组通常背压运行范围内(例如：2.5kPa～12kPa)和机组通常负荷运行区间(例如：50％THA～100％THA)，选取若干个背压值(Pk1～Pkn)和发电机功率值(QⅠ～QN)，利用机组背压对发电机功率修正曲线，对公式(1)中的发电机功率进行背压修正，可得出不同背压、不同发电机功率下的滑压数据。如表1所示：

表1不同背压、不同发电机功率下的滑压数据表

步骤3)中的根据数据进行回归分析，得出滑压控制函数。根据表1中数据，通过以下公式(2)进行回归分析：

式中的Pzq为最优主蒸汽压力，单位为MPa；Pk为背压，单位为kPa；Q为发电机功率，单位为MW；C1、C2、C3、C4、C5分别为公式系数。

回归分析后，可得到系数C1、C2、C3、C4和C5。代入公式(2)后，即可得到机组的滑压控制函数。该滑压控制函数以发电机功率和机组背压为变量，不只单独参照发电机功率，也考虑了机组背压的影响，是一种为多变量多维曲面函数。

步骤4)中的是在DCS中实现优化结果，把得到的多维滑压曲面函数(2)做进机组DCS中，就可实现多维曲面的汽轮机滑压优化控制。

下面以330MW亚临界汽轮机组应用本方法获得多维滑压曲面函数的过程为例：

分别在280MW、260MW、230MW、200MW、170MW负荷下进行滑压优化试验，280MW负荷选取3个压力点，其他负荷下分别选取5个压力点进行汽轮机热耗率试验，具体工况点见表2。试验时以负荷为基准，试验中主辅机设备正常投入运行，按照相关试验标准要求进行了汽水系统隔离。每个负荷下的试验是在试验边界条件接近的情况下进行热耗率试验，分别计算得出各压力点工况下的修正后热耗率，绘制出对应的滑压试验曲线，图1为200MW负荷下的滑压试验曲线，同样分别在各负荷下均绘制出类似图1的滑压试验曲线。从曲线上查得修正后热耗率最小时对应的压力点即为最优滑压点，并记录下对应的修正后发电机功率。

表2机组试验工况汇总表

在280MW、260MW、230MW、200MW、170MW负荷下分别得出最优主蒸汽压力和对应的修正后发电机功率，具体数据见表3。

表3机组滑压优化后数据

根据表2中数据就可以拟合得出优化后的滑压曲线函数如下：

P_zq＝4.683×10^-2×Q+3.305(3)，

式中的Pzq——最优主蒸汽压力，MPa，10≤Pzq≤16.7；

Q——发电机功率，MW，160≤Q≤360。

相应的可以绘制出机组在设计背压下的滑压曲线如图2。

图3为机组背压对功率的修正曲线，在机组通常背压运行范围内(2.5kPa～11.8kPa)和机组通常负荷运行区间(160MW～360MW)，选取若干个背压值(2.5、2.75、3……11、11.5、11.8)和发电机功率值(165、180、195……330、345、360)。在每个背压下，利用修正曲线对选取的各发电机功率进行相应修正，将修正后的发电机功率值代入公式(3)，即可得出不同背压下的滑压值。具体数据见表4。

根据表4中的滑压数据对公式(2)进行回归分析，可得到公式系数，进而得出滑压控制函数如下：

式中Pzq——最佳主蒸汽压力(绝压)，MPa，10≤Pzq≤16.7；

Pk——平均排汽压力(绝压)，kPa，2.5≤Pk≤11.8；

Q——发电机功率，MW，160≤Q≤360。

公式(4)是一个多维曲面函数，是由机组背压和发电机功率共同决定的。

将公式(4)做入DCS组态中，就可以实现多维曲面的汽轮机滑压优化控制。

表4机组不背压下的滑压值

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

一种基于多维曲面的汽轮机滑压优化控制方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。