CN105787211B - 针对燃气透平劣化的联合循环余热锅炉压力调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对燃气透平劣化的联合循环余热锅炉压力调整方法，包括步骤：1)使用燃气轮机通用特性曲线并结合回归分析方法，建立针对特定机组的带IGV调节的燃气轮机模型；2)以对流换热经验公式和能量守恒原理为基础，建立余热锅炉模型；3)参考燃气轮机实际的控制原理，以燃气轮机透平排气温度和IGV开度对应关系来控制机组运行；4)当燃气轮机部件劣化时，为达到指定功率，需重新调节IGV开度，燃气轮机排气参数发生变化，继而余热锅炉运行性能变化，此时对余热锅炉进行运行压力优化，使余热锅炉和汽轮机能适应新工况并获取更大功率，得到此新IGV开度或联合循环功率下的新滑压压力。本发明能对余热锅炉运行压力进行优化，提升运行效率。

Description

针对燃气透平劣化的联合循环余热锅炉压力调整方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机领域，尤其是指一种针对燃气透平劣化的联合循环余热锅炉压力调整方法。

背景技术

我国于2003年利用市场换技术打捆招标方式，引进了一批F级重型燃气轮机联合循环机组，随着电厂运营时间的增加，燃气轮机部件劣化不可避免。燃气轮机部件在使用过程中，由于部件本身轻微变形、磨损、腐蚀和老化等原因，会出现原有性能逐渐下降的现象，称为燃气轮机部件劣化，最直观表现为同等外部条件下部件效率下降。联合循环机组中燃气轮机的透平叶片工作在高温、高压的恶劣环境，除非燃气轮机大修否则透平叶片难以进行维护；而相对于透平叶片来说压气机叶片工作在一个较低的温度下，而且压气机会定期组织离线或者在线水洗工作，所以联合循环机组运行中燃气轮机透平劣化后的工况应成为关注重点。燃气轮机实际运行中，由于燃烧室的温度过高难以被直接测量，因此一般通过控制透平排气温度的方法来控制燃气轮机进气温度或者机组运行工况。在相同的排气温度下，当燃气轮机透平效率下降时，其透平进气初温将会降低，必然导致燃气轮机的功率、效率不同程度的下降。燃气轮机透平劣化使联合循环机组运行性能发生变化，其中余热锅炉运行工况随之改变就是很重要的一点。目前国内燃煤、燃气电厂一般以定功率运行方式，为达到中调指定的功率，同等外部条件下燃气轮机的功率、效率和排气流量等参数都已发生了变化。这些参数变化都将影响到后面余热锅炉的运行性能，使得原有的设计运行参数(如各级蒸汽压力)可能已经不是最优值，因此很有必要优化余热锅炉的运行压力，让联合循环能机组高效率运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种针对燃气透平劣化的联合循环余热锅炉压力调整方法，该调节方法能对受燃气轮机部件劣化影响的余热锅炉运行压力优化，提升联合循环发电机组的运行效率。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：针对燃气透平劣化的联合循环余热锅炉压力调整方法，包括以下步骤：

1)使用燃气轮机通用特性曲线并结合回归分析方法，建立针对特定机组的带IGV的燃气轮机模型；

2)以对流换热经验公式和能量守恒原理为基础，建立余热锅炉模型；

3)参考燃气轮机实际的控制原理，以燃气轮机透平排气温度和IGV开度对应关系来控制机组运行；

4)当燃气轮机部件劣化时，为达到指定功率，需重新调节IGV开度，燃气轮机排气参数发生变化，继而余热锅炉运行性能变化，此时对余热锅炉进行运行压力优化，使余热锅炉和汽轮机能适应新工况并获取更大功率，得到此新IGV开度或联合循环功率下的新滑压压力。

在步骤1)中，所述燃气轮机模型的建立过程如下：

对燃气轮机建模时，压气机模型的建立是关键，压气机特性计算运用综合规律法，通过大量部件特性的统计归纳和理论分析找出相应的特性回归式，带IGV调节的燃气轮机，在恒定大气压力和湿度时，恒转速压气机进气流量看作是空气进口轴向速度和空气密度的二元函数，而根据速度三角形原理，压气机进口轴向速度和IGV角度的之间关系看成是二次函数关系；根据多元函数最小二乘的拟合原理，已知离散数据为：

(x_1j,x_2j,x_3j；f(x_1j,x_2j,x_3j)),j＝0,1,…,m (1)

进行如下函数拟合：

使得：

实际应用中对函数的选取应具有物理背景，由上述原理，压气机进气流量用式(4)所示的二元二次函数关系表达；当转速恒定时，在一定IGV开度及温控规律下，压气机流量确定，压比即可确定，故两者可用同一形式表示；

f——指代目标函数，这是指压气机压比或者进气流量；

D_IGV——IGV开度，％；

T_a——环境温度，K；

a,b,c,d,e,g——为待拟合的系数；

而压气机和透平的典型效率特性描述为：

x——部件名称缩写，为压气机c或者透平t；

——表示实际效率与设计效率的比值；

——表示实际折合转速和设计折合转速的比值；

——表示实际折合流量和设计折合流量的比值；

β——为常数系数，参考文献可知，其中βc取0.4，βt取0.3；

而考虑可转导叶对压气机效率影响，压气机等熵压缩效率认为满足如下两条规律：

①可转导叶D_IGV＝100时，η_c→最大，即

②环境温度T_a＝288.15K，且D_IGV＝100时，η_c＝η_c0

参考式(5)通用轴流式压气机效率特性曲线，IGV温控规律下，恒速运行时，满足上述条件的一种多元函数形式：

a,b,c,d,e,g——为待拟合的系数。

最后找出IGV开度与燃气轮机透平排气温度的对应函数关系，并使用此关系作为燃气轮机运行约束条件。

在步骤2)中，所述余热锅炉模型的建立过程如下：

烟气侧的换热系数h_g由对流换热系数h_c及辐射换热系数h_r组成；余热锅炉的管式换热器采用肋片管，由于肋片管的辐射空间小，而且在燃气轮机高负荷时进口温度约600℃，辐射换热量较少，所以辐射换热量可以忽略；

锅炉的换热系数k，在忽略管壁热阻及工质侧水垢层热阻的情况下，写成：

1/h_g——表示烟气侧热阻，(m².K)/W；

δ_h/λ_h——表示烟气侧受热面灰污层热阻，(m².K)/W；

1/h_w——表示工质侧热阻，(m².K)/W；

在省煤器、蒸发器、过热器和再热器中，吸热量的计算如下所示：

Q₁＝(h_g1-h_g2)m_g (8)

Q₂＝(h_w2-h_w1)m_w (9)

Q₃＝k×A×Δt (10)

Q₁——表示烟气侧放热，kJ；

Q₂——表示水侧吸热量，kJ；

Q₃——由对流换热经验公式计算得出换热量，kJ；

h_g1、T_g1——表示换热器烟气进气焓、进气温度，kJ/kg、K；

h_g2、T_g2——表示换热器烟气出口焓、进气温度，kJ/kg、K；

h_w1、T_w1——表示换热器水或蒸汽进口焓、进气温度，kJ/kg、K；

h_w2、T_w2——表示换热器水或蒸汽出口焓、出口温度，kJ/kg、K；

m_g——表示烟气流量，kg/s；

m_w——表示水或蒸汽流量，kg/s；

A——表示换热器面积，m²；

Δt——表示对数平均换热温差，K；

工质在管内流动时存在流动阻力，其管内的流动压力损失值表示为：

p_f——沿程阻力损失，Pa；

λ_f——阻力损失系数，(Pa.s²)/kg²；

各换热器的换热系数根据部件的实际特性进行进一步简化，在蒸发器中，水侧的换热系数远大于烟气侧，因此忽略水侧换热系数，但是过热器中不一定能忽略；此外汽包、蒸汽混合器这些部件都必须满足物质守恒和能量守恒；

在滑压运行中汽轮机调节阀保持全开，汽轮机的特征通流面积在正常情况下保持不变，其流动特征遵循弗流盖尔公式：

F——表示气缸蒸汽通流面积，m²；

p_in——表示气缸蒸汽进口压力，MPa；

p_out——表示气缸蒸汽出口压力，MPa；

T_in——表示气缸蒸汽进气温度，K；

汽轮机各缸的实际焓降表示为：

h_in-h_out＝η_i(h_in-h_out,s) (14)

汽轮机的功率则表示为：

P_st——表示汽轮机总功率，kW；

P_pump——表示给水泵耗功，kW；

h_in——表示汽轮机气缸进汽焓，kJ/kg；

h_out——表示汽轮机气缸实际排汽焓，kJ/kg；

h_out,s——表示汽轮机气缸等熵排汽焓，kJ/kg；

建立以汽轮机功率最大化为目的多约束目标函数

F(X)＝-P_st＝f(x₁,x₂,x₃,x₄) (16)

约束条件为：

ΔT_gg1、ΔT_gg2、ΔT_gg3——表示高、中、低压节点温差；

d——表示汽轮机排汽干度；

T_q——表示饱和温度，K；

T_e——表示省煤器出口温度，K；

T_gout——表示余热锅炉出口烟气温度，K。

在步骤4)中，对余热锅炉进行运行压力优化包括以下步骤：

4.1)把拟合参数代入模型，计算未劣化时达到该联合循环功率所需要的IGV开度，得出此时燃气轮机功率、汽轮机功率、燃气轮机排气温度参数；

4.2)在相同IGV开度和原定滑压压力下，计算部件劣化之时的联合循环功率，此时联合循环功率应比未劣化时小；

4.3)为达到指定功率，应开大燃气轮机IGV，此时燃气轮机功率增大，透平排气流量也相应变大，排气温度升高，余热锅炉蒸汽量上升，汽轮机功率随之变大；

4.4)以余热锅炉和汽轮机模型为基础，把余热锅炉侧高、中、低压流量作为变量，使用遗传算法，对其进行编码、种群初始化，然后进行选择、交叉、变异操作，对变量进行优化直至满足汽轮机功率达到极大值；

4.5)细调IGV开度，直到联合循环功率满足指定值，由此得到在燃气轮机透平劣化后，此IGV开度或者联合循环功率下余热锅炉最佳运行压力，最后以IGV开度或联合循环功率作为变量，能做出一条随之变化的余热锅炉优化滑压曲线。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

本发明对存在燃气透平劣化的燃气-蒸汽联合循环机组，能重新确定某个IGV开度或联合循环功率下所对应的余热锅炉运行压力，并且该运行压力经过优化，能比不优化带来功率增量，符合现代大型电站高效率、低排放的目标。

附图说明

图1为以带IGV燃气轮机模型为基础的联合循环计算技术路线图。

图2为以余热锅炉和汽轮机模型为基础的锅炉运行压力优化流程图。

图3为用遗传算法获得优化运行压力的技术路线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明所述的针对燃气透平劣化的联合循环余热锅炉压力调整方法，包括以下步骤：

1)使用燃气轮机通用曲线并结合回归分析方法，建立针对特定机组的带IGV的燃气轮机模型；

2)以对流换热经验公式和能量守恒原理为基础，建立余热锅炉模型；

3)参考燃气轮机实际的控制原理，以燃气轮机透平排气温度和IGV开度对应关系来控制机组运行；

4)当燃气轮机部件劣化时，为达到指定功率，需重新调节IGV开度，燃气轮机排气参数发生变化，继而余热锅炉运行性能变化，此时对余热锅炉进行运行压力优化，使余热锅炉和汽轮机能适应新工况并获取更大功率，得到此新IGV开度或联合循环功率下的新滑压压力，提升联合循环效率，达到节能减排的目的。

在步骤1)中，所述燃气轮机模型的建立过程如下：

对燃气轮机建模时，压气机模型的建立是关键。当代F级燃气轮机的压气机进口一般设有进气可调导叶(inlet guide vanes,IGV)，压气机的性能已经不能完全使用的传统通用曲线描述，必须在原有曲线的基础上加以改进。

压气机特性计算中比较理想的方法是运用综合规律法，通过大量部件特性的统计归纳和理论分析找出相应的特性回归式，这样既体现大量实际情况的统计规律，又隐含一定的物理背景。带IGV调节的燃气轮机，在恒定大气压力和湿度时，恒转速压气机进气流量可以看作是空气进口轴向速度和空气密度的二元函数。而根据速度三角形原理，压气机进口轴向速度和IGV角度的之间关系可看成是二次函数关系。根据多元函数最小二乘的拟合原理，已知离散数据为：

(x_1j,x_2j,x_3j；f(x_1j,x_2j,x_3j)),j＝0,1,…,m (18)

进行如下函数拟合：

使得：

实际应用中对函数的选取应具有物理背景。由上述原理，压气机进气流量可用式(4)所示的二元二次函数关系表达。当转速恒定时，在一定IGV开度及温控规律下，压气机流量确定，压比即可确定，故两者可用同一形式表示；

f——指代目标函数，这是指压气机压比或者进气流量；

D_IGV——IGV开度，％；

T_a——环境温度，K；

a,b,c,d,e,g——为待拟合的系数；

而压气机和透平的典型效率特性描述为：

x——部件名称缩写，为压气机c或者透平t；

——表示实际效率与设计效率的比值；

——表示实际折合转速和设计折合转速的比值；

——表示实际折合流量和设计折合流量的比值；

β——为常数系数，参考文献可知，其中βc取0.4，βt取0.3；

而考虑可转导叶对压气机效率影响，压气机等熵压缩效率认为满足如下两条规律：

①可转导叶D_IGV＝100时，η_c→最大，即

②环境温度T_a＝288.15K，且D_IGV＝100时，η_c＝η_c0

参考式(5)通用轴流式压气机效率特性曲线，IGV温控规律下，恒速运行时，满足上述条件的一种多元函数形式：

a,b,c,d,e,g——为待拟合的系数。

最后找出IGV开度与燃气轮机透平排气温度的对应函数关系，并使用此关系作为燃气轮机运行约束条件。

在步骤2)中，所述余热锅炉模型的建立过程如下：

烟气侧的换热系数h_g一般由对流换热系数h_c及辐射换热系数h_r组成。余热锅炉的管式换热器大都采用肋片管，由于肋片管的辐射空间小，而且在燃气轮机高负荷时进口温度约600℃，辐射换热量较少，所以辐射换热量可以忽略；

锅炉的换热系数k，在忽略管壁热阻及工质侧水垢层热阻的情况下，可以写成：

1/h_g——表示烟气侧热阻，(m².K)/W；

δ_h/λ_h——表示烟气侧受热面灰污层热阻，(m².K)/W；

1/h_w——表示工质侧热阻，(m².K)/W；

在省煤器、蒸发器、过热器和再热器中，吸热量的计算如下所示：

Q₁＝(h_g1-h_g2)m_g (25)

Q₂＝(h_w2-h_w1)m_w (26)

Q₃＝k×A×Δt (27)

Q₁——表示烟气侧放热，kJ；

Q₂——表示水侧吸热量，kJ；

Q₃——由对流换热经验公式计算得出换热量，kJ；

h_g1、T_g1——表示换热器烟气进气焓、进气温度，kJ/kg、K；

h_g2、T_g2——表示换热器烟气出口焓、进气温度，kJ/kg、K；

h_w1、T_w1——表示换热器水或蒸汽进口焓、进气温度，kJ/kg、K；

h_w2、T_w2——表示换热器水或蒸汽出口焓、出口温度，kJ/kg、K；

m_g——表示烟气流量，kg/s；

m_w——表示水或蒸汽流量，kg/s；

A——表示换热器面积，m²；

Δt——表示对数平均换热温差，K；

工质在管内流动时存在流动阻力，其管内的流动压力损失值表示为：

p_f——沿程阻力损失，Pa；

λ_f——阻力损失系数，(Pa.s²)/kg²；

各换热器的换热系数可根据部件的实际特性进行进一步简化，例如在蒸发器中，水侧的换热系数远大于烟气侧，因此可以忽略水侧换热系数，但是过热器中不一定能忽略。此外汽包、蒸汽混合器等部件都必须满足物质守恒和能量守恒；

本发明的应用对象为滑压运行的余热锅炉，在滑压运行中汽轮机调节阀保持全开，汽轮机的特征通流面积在正常情况下保持不变，其流动特征遵循弗流盖尔公式：

F——表示气缸蒸汽通流面积，m²；

p_in——表示气缸蒸汽进口压力，MPa；

p_out——表示气缸蒸汽出口压力，MPa；

T_in——表示气缸蒸汽进气温度，K；

汽轮机各缸的实际焓降表示为：

h_in-h_out＝η_i(h_in-h_out,s) (31)

汽轮机的功率则表示为：

P_st——表示汽轮机总功率，kW；

P_pump——表示给水泵耗功，kW；

h_in——表示汽轮机气缸进汽焓，kJ/kg；

h_out——表示汽轮机气缸实际排汽焓，kJ/kg；

h_out,s——表示汽轮机气缸等熵排汽焓，kJ/kg；

建立以汽轮机功率最大化为目的多约束目标函数

F(X)＝-P_st＝f(x₁,x₂,x₃,x₄) (33)

约束条件为：

ΔT_gg1、ΔT_gg2、ΔT_gg3——表示高、中、低压节点温差；

d——表示汽轮机排汽干度；

T_q——表示饱和温度，K；

T_e——表示省煤器出口温度，K；

T_gout——表示余热锅炉出口烟气温度，K。

在步骤4)中，对余热锅炉进行运行压力优化包括以下步骤：

4.1)把拟合参数代入模型，计算未劣化时达到该联合循环功率所需要的IGV开度，得出此时燃气轮机功率、汽轮机功率、燃气轮机排气温度参数等数据；

4.2)在相同IGV开度和原定滑压压力下，计算部件劣化之时的联合循环功率，此时联合循环功率应比未劣化时小；

4.3)为达到指定功率，应开大燃气轮机IGV，此时燃气轮机功率增大，透平排气流量也相应变大，排气温度升高，余热锅炉蒸汽量上升，汽轮机功率随之变大；

4.4)以余热锅炉和汽轮机模型为基础，把余热锅炉侧高、中、低压流量作为变量，使用遗传算法，对其进行编码、种群初始化，然后进行选择、交叉、变异等操作，对变量进行优化直至满足汽轮机功率达到极大值；

4.5)细调IGV开度，直到联合循环功率满足指定值，由此得到在燃气轮机透平劣化后，此IGV开度或者联合循环功率下余热锅炉最佳运行压力，最后以IGV开度或联合循环功率作为变量，能做出一条随之变化的余热锅炉优化滑压曲线。

如图3所示，遗传算法以生物进化为原型，能对计算结果优胜劣汰，计算时能进行交叉、变异等操作，具有很好的收敛性，在计算精度要求高时，计算时间少。采用遗传优化算法时，综合考虑了锅炉各节点温差、接近点温差、汽轮机排汽干度、锅炉排烟温度等约束条件，能快速搜索到更高质量的优化解。当透平劣化程度已知，为使联合循环机组达到原定功率，调整IGV开度，可获得新IGV开度或者联合循环功率下余热锅炉优化滑压压力值。

下面结合某电厂390MW的M701F燃气轮机搭配亚临界三压余热锅炉联合循环机组对本发明进行详细进行说明。

设某时间段内电网对此台机组的负荷需求为324MW，求出透平效率劣化1％时，机组为达到此负荷时新的IGV开度和余热锅炉优化运行压力。

一、建立带IGV开度的燃气轮机数学模型；

由于涉及劣化问题，因此必然要找出未劣化时的基准参数。选取该联合循环电站投产初期(如投产半年内)的数据为基准，对机组的各项系数进行拟合。对所选数据应有如下要求：

1、每台联合循环机组有最低的运行负荷要求，低于此负荷机组就不具有经济效益而停机，通常IGV开度最小时是机组的最小可运行负荷，此机组的最小运行负荷为240MW，所以选取数据的负荷大于240MW。

2、数据应包含影响机组运行工况的两个主要参数的全范围数据，如IGV开度0％～100％、大气温度在5℃～35℃范围内的数据应包含在内。

3、其余外部参数应尽可能相同，例如大气压力、机组补水率、汽轮机背压、发电机频率等，以排除不必要影响。

(一)根据数据库拟合机组某时段内压气机压比和进气流量多项式，其中考虑了IGV开度和大气温度对其的影响，可表示为：

f——指代目标函数，这是指代压气机压比或者进气流量；

D_IGV——IGV开度，％；

T_a——环境温度，K；

a,b,c,d,e,g——为待拟合的系数。

(二)根据数据库数据拟合运机组该时段内压气机效率多项式，考虑了IGV开度和大气温度对其的影响可表示为：

a,b,c,d,e,g——为待拟合的系数。

(三)燃烧室和透平计算：

燃烧室基于能量守恒原则，考虑燃烧效率和压力损失等因素。

透平效率以典型效率曲线为基础，其变工况效率可以表示为：

——表示透平实际效率与设计效率的比值；

——表示透平实际折合转速和设计折合转速的比值；

——表示透平实际折合流量和设计折合流量的比值；

βt——为常数系数，参考文献可知，βt取0.3。

一、计算透平劣化后运行参数变化及基于遗传算法的余热锅炉压力优化；

步骤1：把拟合参数代入模型，计算未劣化时达到该联合循环功率所需要的IGV开度，并得出此时燃气轮机功率、汽轮机功率、燃气轮机排气参数等数据；

步骤2：在相同IGV开度和原定滑压压力下，计算透平劣化1％之时的联合循环功率，此时联合循环功率应比未劣化时小；

步骤3：为达到指定功率，此时应开大燃气轮机IGV开度，燃气轮机功率增大，透平排气流量也应变大，排气温度略有升高，余热锅炉蒸汽量上升，汽轮机功率随之变大。

步骤4：以余热锅炉和汽轮机模型为基础，把余热锅炉高、中、低压流量作为变量，使用遗传算法，对其进行编码、种群初始化，然后进行选择、交叉、变异等操作，对变量进行优化直至满足汽轮机功率达到极大值。

步骤5：细调IGV开度，直到联合循环功率满足指定值。由此可以得到在燃气轮机透平劣化后，此新IGV开度或者联合循环功率下余热锅炉新的最佳运行压力，如表所示，最后以IGV开度或联合循环功率作为变量，能做出一条随之变化的余热锅炉优化滑压曲线。

根据所述方法，能得出一条燃气轮机透平劣化后，不同IGV开度或者联合循环功率下的新的余热锅炉优化滑压曲线，此曲线将和原来额定工况下余热锅炉滑压曲线有所不同，能适应新运行工况和获得更高的效率。汽轮机功率增量分为两部分，一部分是由于IGV开大，燃气流量和进气温度上升带来的余热锅炉蒸汽量上升，另一部分是由于对运行压力优化所带了的增益。

优化前后对比：

基于本发明建立的针对燃气透平劣化的联合循环余热锅炉压力调整方法，对存在燃气透平劣化的燃气-蒸汽联合循环机组，能重新确定某个IGV开度或联合循环功率下所对应的余热锅炉运行压力，并且该运行压力经过优化，能比不优化带来功率增量，符合现代大型电站高效率、低排放的目标。

以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.针对燃气透平劣化的联合循环余热锅炉压力调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)使用燃气轮机通用特性曲线并结合回归分析方法，建立针对特定机组的带IGV的燃气轮机模型；

2)以对流换热经验公式和能量守恒原理为基础，建立余热锅炉模型；

其中，所述余热锅炉模型的建立过程如下：

烟气侧的换热系数h_g由对流换热系数h_c及辐射换热系数h_r组成；余热锅炉的管式换热器采用肋片管，由于肋片管的辐射空间小，而且在燃气轮机高负荷时进口温度约600℃，辐射换热量较少，所以辐射换热量可以忽略；

锅炉的换热系数k，在忽略管壁热阻及工质侧水垢层热阻的情况下，写成：

1/h_g——表示烟气侧热阻，(m².K)/W；

δ_h/λ_h——表示烟气侧受热面灰污层热阻，(m².K)/W；

1/h_w——表示工质侧热阻，(m².K)/W；

在省煤器、蒸发器、过热器和再热器中，吸热量的计算如下所示：

Q₁＝(h_g1-h_g2)m_g (2)

Q₂＝(h_w2-h_w1)m_w (3)

Q₃＝k×A×Δt (4)

Q₁——表示烟气侧放热，kJ；

Q₂——表示水侧吸热量，kJ；

Q₃——由对流换热经验公式计算得出换热量，kJ；

h_g1、T_g1——表示换热器烟气进气焓、进气温度，kJ/kg、K；

h_g2、T_g2——表示换热器烟气出口焓、进气温度，kJ/kg、K；

h_w1、T_w1——表示换热器水或蒸汽进口焓、进气温度，kJ/kg、K；

h_w2、T_w2——表示换热器水或蒸汽出口焓、出口温度，kJ/kg、K；

m_g——表示烟气流量，kg/s；

m_w——表示水或蒸汽流量，kg/s；

A——表示换热器面积，m²；

Δt——表示对数平均换热温差，K；

工质在管内流动时存在流动阻力，其管内的流动压力损失值表示为：

p_f——沿程阻力损失，Pa；

λ_f——阻力损失系数，(Pa.s²)/kg²；

各换热器的换热系数根据部件的实际特性进行进一步简化，在蒸发器中，水侧的换热系数远大于烟气侧，因此忽略水侧换热系数，但是过热器中不一定能忽略；此外汽包、蒸汽混合器这些部件都必须满足物质守恒和能量守恒；

在滑压运行中汽轮机调节阀保持全开，汽轮机的特征通流面积在正常情况下保持不变，其流动特征遵循弗流盖尔公式：

F——表示气缸蒸汽通流面积，m²；

p_in——表示气缸蒸汽进口压力，MPa；

p_out——表示气缸蒸汽出口压力，MPa；

T_in——表示气缸蒸汽进气温度，K；

汽轮机各缸的实际焓降表示为：

h_in-h_out＝η_i(h_in-h_out,s) (8)

汽轮机的功率则表示为：

P_st——表示汽轮机总功率，kW；

P_pump——表示给水泵耗功，kW；

h_in——表示汽轮机气缸进汽焓，kJ/kg；

h_out——表示汽轮机气缸实际排汽焓，kJ/kg；

h_out,s——表示汽轮机气缸等熵排汽焓，kJ/kg；

建立以汽轮机功率最大化为目的多约束目标函数

F(X)＝-P_st＝f(x₁,x₂,x₃,x₄) (10)

约束条件为：

ΔT_gg1、ΔT_gg2、ΔT_gg3——表示高、中、低压节点温差；

d——表示汽轮机排汽干度；

T_q——表示饱和温度，K；

T_e——表示省煤器出口温度，K；

T_gout——表示余热锅炉出口烟气温度，K；

3)参考燃气轮机实际的控制原理，以燃气轮机透平排气温度和IGV开度对应关系来控制机组运行；

4)当燃气轮机部件劣化时，为达到指定功率，需重新调节IGV开度，燃气轮机排气参数发生变化，继而余热锅炉运行性能变化，此时对余热锅炉进行运行压力优化，使余热锅炉和汽轮机能适应新工况并获取更大功率，得到此新IGV开度或联合循环功率下的新滑压压力。

2.根据权利要求1所述的针对燃气透平劣化的联合循环余热锅炉压力调整方法，其特征在于，在步骤1)中，所述燃气轮机模型的建立过程如下：

对燃气轮机建模时，压气机模型的建立是关键，压气机特性计算运用综合规律法，通过大量部件特性的统计归纳和理论分析找出相应的特性回归式，带IGV调节的燃气轮机，在恒定大气压力和湿度时，恒转速压气机进气流量看作是空气进口轴向速度和空气密度的二元函数，而根据速度三角形原理，压气机进口轴向速度和IGV角度的之间关系看成是二次函数关系；根据多元函数最小二乘的拟合原理，已知离散数据为：

(x_1j,x_2j,x_3j；f(x_1j,x_2j,x_3j)),j＝0,1,…,m (12)

进行如下函数拟合：

使得：

实际应用中对函数的选取应具有物理背景，由上述原理，压气机进气流量用式(4)所示的二元二次函数关系表达；当转速恒定时，在一定IGV开度及温控规律下，压气机流量确定，压比即可确定，故两者可用同一形式表示；

f——指代目标函数，这是指压气机压比或者进气流量；

D_IGV——IGV开度，％；

T_a——环境温度，K；

a,b,c,d,e,g——为待拟合的系数；

而压气机和透平的典型效率特性描述为：

x——部件名称缩写，为压气机c或者透平t；

——表示实际效率与设计效率的比值；

——表示实际折合转速和设计折合转速的比值；

——表示实际折合流量和设计折合流量的比值；

β——为常数系数，参考文献可知，其中βc取0.4，βt取0.3；

而考虑可转导叶对压气机效率影响，压气机等熵压缩效率认为满足如下两条规律：

①可转导叶D_IGV＝100时，η_c→最大，即

②环境温度T_a＝288.15K，且D_IGV＝100时，η_c＝η_c0

参考式(5)通用轴流式压气机效率特性曲线，IGV温控规律下，恒速运行时，满足上述条件的一种多元函数形式：

a,b,c,d,e,g——为待拟合的系数；

最后找出IGV开度与燃气轮机透平排气温度的对应函数关系，并使用此关系作为燃气轮机运行约束条件。

3.根据权利要求1所述的针对燃气透平劣化的联合循环余热锅炉压力调整方法，其特征在于，在步骤4)中，对余热锅炉进行运行压力优化包括以下步骤：

4.1)把拟合参数代入模型，计算未劣化时达到该联合循环功率所需要的IGV开度，得出此时燃气轮机功率、汽轮机功率、燃气轮机排气温度参数；

4.2)在相同IGV开度和原定滑压压力下，计算部件劣化之时的联合循环功率，此时联合循环功率应比未劣化时小；

4.3)为达到指定功率，应开大燃气轮机IGV，此时燃气轮机功率增大，透平排气流量也相应变大，排气温度升高，余热锅炉蒸汽量上升，汽轮机功率随之变大；

4.4)以余热锅炉和汽轮机模型为基础，把余热锅炉侧高、中、低压流量作为变量，使用遗传算法，对其进行编码、种群初始化，然后进行选择、交叉、变异操作，对变量进行优化直至满足汽轮机功率达到极大值；

4.5)细调IGV开度，直到联合循环功率满足指定值，由此得到在燃气轮机透平劣化后，此IGV开度或者联合循环功率下余热锅炉最佳运行压力，最后以IGV开度或联合循环功率作为变量，能做出一条随之变化的余热锅炉优化滑压曲线。