CN103217292B - 发电机组热经济指标的实时监测方法和监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发电机组热经济指标的实时监测方法和监测系统，监测系统包括数据终端、计算机、数据采集仪和1～20块IPM采集板，计算机通过数据采集仪和IPM采集板连接，IPM采集板之间通过数据电缆连接。检测步骤为：⑴采集原始试验数据。⑵利用熵增模块判断收集的原始试验数据的准确性；⑶利用流量计算模块，将步骤1流量差压信号转换成实际试验凝结水流量Dns0，并输入到机组热经济性指标模块。⑷利用机组热经济性指标模块，计算机组的机组热经济性指标。本发明基于基于数据采集系统，实现了对发电机组热经济指标的实时监测，控制试验和排查故障，减少故障排查的盲目性和偏差，降低试验成本，提高了评价和监测的准确性和检测结果的可信度。
Description
技术领域
本发明属于电力生产及设备术性能监测技术领域，涉及一种发电机组热经济指标的实时监测方法和监测系统。
技术背景
电力工业是我国国民经济的重要基础产业，燃煤火力发电为社会经济发展提供电力能源，同时大量消耗一次能源和水资源。随着地球能源日趋枯竭，节能降耗势在必行，发电企业都在积极采取节能降耗的措施。
汽轮机热力性能试验对汽轮机的运行优化、状态监督及评估、技术改造、经济性和安全性评价等方面起到重要的作用。现在的300MW及以上的机组，除了运行监视的测点外，都预留供热力试验的专用试验测点，便于电力服务技术人员安装经校验的高精度仪器，为准确测量提供了方便。新投产或通流改造后的机组，必须进行热力性能考核试验，以考核或摸清机组的实际运行状况，为节能改造提供参考依据。电厂DCS测点存在压力，温度，流量不准等问题，若利用其数据来评价机组的热经济指标，会影响评价数据的准确性和可信度。现有的热力试验，大多是利用DCS系统或者数据采集器记录的数据，然后取压力、温度、流量的平均值，得出机组的热经济性指标为静态经济指标，试验结果的确定度差，不能整体反映机组在实时经济指标。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种发电机组热经济指标的实时监测方法，能实时监测机组热经济指标，指导试验控制和故障排查，增加试验结果的可信度。本发明的另一目的是提供一种实现上述方法的监测系统。
本发明发电机组热经济指标的实时监测方法，监测步骤如下：
⑴基于数据采集系统，采集原始试验数据，原始试验数据包括机组蒸汽系统的压力、温度、流量；
⑵利用熵增模块（001）判断收集的原始试验数据的准确性，如果 S1＞S2，利用机组热经济性指标模块（003），进行机组热平衡及经济性指标计算，如果S1＜S2，排查故障，直到S1＞S2；
其中：
S为水蒸汽压力，温度对应的熵值，下标1、2代表沿蒸汽膨胀方向对应的熵值；
⑶利用流量计算模块（002），将步骤1流量差压信号转换成实际试验凝结水流量Dns0，将Dns0输入到机组热经济性指标模块（003）；
⑷利用机组热经济性指标模块（003），计算机组热经济性指标，计算过程为：
①设定迭代区间Dmax、Dmin，假设迭代初始值D0=(Dmax+Dmin)/2；
②进行热平衡计算，得出计算凝结水流量Dns；
③判定试验凝结水流量Dns0和凝结水流量Dns相对误差值是否小于给定值cps，即( ABS(Dns0- Dns)/ Dns0)＜cps；
④如果试验凝结水流量和计算凝结水流量相对误差值小于给定值cps，输出给水流量，以给水流量为基准，计算机组热能经济性指标；
⑤如果试验凝结水流量和计算凝结水流量相对误差值大于给定值cps，比较Dns是否大于 Dns0；
⑥如果Dns大于 Dns0，设定Dmax= D0, D0=(Dmax+Dmin)/2，返回步骤①，进行热平衡计算；
⑦如果Dns小于 Dns0，设定Dmin=D0，D0=(Dmax+Dmin)/2，返回步骤①，进行热平衡计算；
其中：
Dns0为试验凝结水流量；Dns为计算凝结水流量；D0为迭代初始值；
Dmax为迭代区间最大值；Dmin为迭代区间最小值；cps为给定值。
利用流量计算模块（002）计算试验凝结水流量Dns0，计算用流体力学计算公式，计算过程为：
⑴假设雷诺数处置Re0；
⑵计算流量系数C =f (Re，d)；
⑶计算流量qm=f(Re，d、△p、ρ、C )；
⑷计算雷诺数Re= f (d，qm)；
⑸判断是否(ABS(Re0-Re)/ Re0) ＜cps；
⑹如果ABS(Re0-Re)/ Re0) ＜cps，输出试验凝结水流量到机组热经济性指标模块（003）；
⑺如果ABS(Re0-Re)/ Re0)＞cps，则返回到步骤⑵；
其中：
Re为雷诺数；qm为流量，t/h；Re0为初始雷诺数；d为测量管道直径，mm；△ p为差压，kPa；ρ为测量工质的密度，kg/m3；C 为喷嘴或者孔板的流出系数。
机组热经济性指标包括加热器端差、缸效率和热耗率。排查的故障为测量元件和测量装置的故障。
本发明发电机组热经济指标的实时监测系统，包括数据终端、计算机、数据采集仪和1～20块IPM采集板，计算机通过数据采集仪和IPM采集板连接，IPM采集板之间通过数据电缆连接。 IPM采集板分别与电源、变送器和热电偶连接。
电机组热经济指标的实时监测系统除以上功能外，还支持其它实时监测功能的扩展。
本发明发电机组热经济指标的实时监测方法基于基于数据采集系统，利用熵增模块、流量计算模块和机组热经济性指标模块计算出机组的给水量，并且以此为基础计算机组的热经济性能指标，实现了对发电机组热经济指标的实时监测，提高了评价和监测的准确性，增加了试验结果的可信度。利用机组热力性能试验涉及面广，试验精度要求高，试验工况要求严格。本发明监测系统可以指导试验人员在试验过程中控制试验和排查故障，减少故障排查的盲目性和试验偏差，降低试验成本，提高工作效率。
附图说明
图1为本发明发电机组热经济指标的实时监测过程的流程图；
图2为发电机组热经济指标的实时监测系统示意图；
图3为发电机组热经济指标的实时监测过程框图。
其中：
1—终端、2—IPM采集板、3—热电偶、4—计算机、5—数据采集仪、6—电源、7—变送器、8—数据电缆、001—熵增模块、002—流量计算模块、003—机组热经济性指标模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明发电机组热经济指标的实时监测系统，如图2所示，包括数据终端1、计算机4、数据采集仪5和1～20块IPM采集板2。计算机通过数据采集仪和IPM采集板连接，IPM采集板之间通过数据电缆8连接。IPM采集板分别与电源6、变送器7和热电偶3连接。
本发明发电机组热经济指标的实时监测过程如图1，图3所示，监测步骤如下：
⑴基于数据采集系统，采集原始试验数据，原始试验数据包括机组蒸汽系统的压力、温度、流量。采集的原始数据见表1：
⑵利用熵增模块判断收集的原始试验数据的准确性，如果 S1＞S2，利用机组热经济性指标模块，进行机组热平衡及经济性指标计算，如果S1＜S2，排查故障，排查故障，直到S1＞S2。排查的故障为测量元件和测量装置的故障，排查故障的监视测点如表2所示。S为水蒸汽压力，温度对应的熵值，下标1、2代表沿蒸汽膨胀方向对应的熵值。例如，沿蒸汽膨胀方向依次为以下监视点，主蒸汽测点→调节级测点→一抽测点→高排测点→再热测点→三抽测点→中排测点→五抽测点→六抽测点，前面的测点的熵值大于后面测点的熵值，表明此测点对应的压力，温度是准确的。
⑶利用流量计算模块，将步骤1流量差压信号转换成实际试验凝结水流量Dns0，用流体力学计算公式计算，流量计算模块的计算过程为：
⑴假设雷诺数处置Re0；
⑵计算流量系数C =f (Re，d)；
⑶计算流量qm=f(Re，d、△ p、ρ、C )；
⑷计算雷诺数Re= f (d，qm)；
⑸判断是否(ABS(Re0-Re)/ Re0) ＜cps；
⑹如果ABS(Re0-Re)/ Re0) ＜cps，输出试验凝结水流量到机组热经济性指标模块（003）；
⑺如果ABS(Re0-Re)/ Re0)＞cps，则返回到步骤⑵。
其中：
Re为雷诺数；qm为流量，t/h；Re0为初始雷诺数；d为测量管道直径，mm；△ p为差压，kPa；ρ为测量工质的密度，kg/m3； C 为喷嘴或者孔板的流出系数。
试验凝结水流量见表3，将Dns0输入到机组热经济性指标模块。
⑷利用机组热经济性指标模块，计算机组的机组热经济性指标，计算过程为：
①设定迭代区间Dmax、Dmin，假设迭代初始值D0=(Dmax+Dmin)/2；
②进行热平衡计算，得计算凝结水流量Dns；
③判定试验凝结水流量Dns0和凝结水流量Dns相对误差值是否小于给定值（cps），即( ABS(Dns0- Dns)/ Dns0)＜cps；
④如果判定试验凝结水流量和计算凝结水流量相对误差值小于给定值（cps），输出给水流量，以给水流量为基准，计算机组热能经济性指标；
⑤如果判定试验凝结水流量和计算凝结水流量相对误差值大于给定值，比较Dns是否大于 Dns0；
⑥如果Dns大于 Dns0，设定Dmax= D0, D0=(Dmax+Dmin)/2，返回步骤①，进行热平衡计算；
⑦如果Dns小于 Dns0，设定Dmin=D0，D0=(Dmax+Dmin)/2，返回步骤①，进行热平衡计算。
其中：
Dns0为试验凝结水流量；Dns为计算凝结水流量；D0为迭代初始值；
Dmax为迭代区间最大值；Dmin为迭代区间最小值；cps为给定值。
Claims (3)
1.一种发电机组热经济指标的实时监测方法，监测步骤如下：
⑴基于数据采集系统，采集原始试验数据，所述原始试验数据包括机组蒸汽系统的压力、温度、流量；
⑵利用熵增模块（001）判断收集的原始试验数据的准确性，如果 S1＞S2，利用机组热经济性指标模块（003），进行机组热平衡及经济性指标计算，如果S1＜S2，排查故障，直到S1＞S2；
其中：
S为水蒸汽压力，温度对应的熵值，下标1、2代表沿蒸汽膨胀方向对应的熵值；
⑶利用流量计算模块（002），将步骤⑴流量的差压信号转换成实际试验凝结水流量Dns0，将Dns0输入到机组热经济性指标模块（003）；
⑷利用机组热经济性指标模块（003），计算机组热经济性指标，计算过程为：
①设定迭代区间Dmax、Dmin，假设迭代初始值D0=(Dmax+Dmin)/2；
②进行热平衡计算，得出计算凝结水流量Dns；
③判定试验凝结水流量Dns0和凝结水流量Dns相对误差值是否小于给定值cps，即(ABS(Dns0- Dns)/ Dns0)＜cps；
④如果试验凝结水流量和计算凝结水流量相对误差值小于给定值cps，输出给水流量，以给水流量为基准，计算机组热能经济性指标；
⑤如果试验凝结水流量和计算凝结水流量相对误差值大于给定值cps，比较Dns是否大于 Dns0；
⑥如果Dns大于 Dns0，设定Dmax= D0, D0=(Dmax+Dmin)/2，返回步骤①，进行热平衡计算；
⑦如果Dns小于 Dns0，设定Dmin=D0，D0=(Dmax+Dmin)/2，返回步骤①，进行热平衡计算；
其中：
Dns0为试验凝结水流量；Dns为计算凝结水流量；D0为迭代初始值；
Dmax为迭代区间最大值；Dmin为迭代区间最小值；cps为给定值。
2.根据权利要求1所述的发电机组热经济指标的实时监测方法，其特征是：机组热经济性指标包括：加热器端差、缸效率和热耗率。
3.根据权利要求1所述的发电机组热经济指标的实时监测方法，其特征是：排查的故障为测量元件和测量装置的故障。
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