CN112364525B - 一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法，包括：构建汽轮机模型和加热器模型，并根据所述汽轮机模型和所述加热器模型建立标准模型库；将所述汽轮机模型和加热器模型转换成对应的函数方程，并对所述函数方程建立质量平衡和能量平衡的约束条件；根据用户选定的参数，通过所述函数方程，自动生成汽轮机热耗计算程序。本发明能够自动生成的汽轮机热耗计算的程序，可以达到编制的计算程序标准化，不易出错的优势，避免了编制表格的复杂性。

Description

一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法及系统

技术领域

本发明涉及汽轮机监测技术领域，特别是涉及一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法及系统。

背景技术

现阶段，在电力设计院，汽轮机热耗计算基本上通过专门的商业软件Themoflow，在电科院的热耗计算采用自行编制的Excel计算表格或者Matlab程序计算。

但是，对于商业软件Themoflow需要较高的维护费用，系统搭建完成，如果模型有修改，需要重新搭建，另外，扩展性不强，如果需要增加等效焓降法、循环函数法计算热效率的功能，没有提供接口；自行编制的Excel计算表格或者Matla程序，在出现模型修改时，需要增加较多的代码，程序编制存在较多的困难，计算表格或程序编写易发生出错情况。同时，如果对于不同的机组，需要编制不同的计算程序，工作量较大。

发明内容

本发明的目的是：提供一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法及系统，能够自动生成的汽轮机热耗计算的程序，可以达到编制的计算程序标准化，不易出错的优势，避免了编制表格的复杂性，操作人员只需要将工质流程梳理清楚，即可以编制汽轮机热耗计算程序。

为了实现上述目的，本发明提供了一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法，包括：

构建汽轮机模型和加热器模型，并根据所述汽轮机模型和所述加热器模型建立标准模型库；

将所述汽轮机模型和加热器模型转换成对应的函数方程，并对所述函数方程建立质量平衡和能量平衡的约束条件；

根据用户选定的参数，通过所述函数方程，自动生成汽轮机热耗计算程序。

进一步地，所述构建汽轮机模型，具体为：将汽轮机分为高压缸模块、中压缸模块和低压缸模块，并为每个模块设置蒸汽流入接口、蒸汽流出接口、抽汽接口和小流量接口。

进一步地，，所述构建加热器模型，具体为：根据抽汽口位置，分别建立高压缸抽汽加热器、中压缸抽汽加热器和低压缸抽汽加热器模型。

进一步地，对于所述低压缸抽汽加热器模型，需要根据抽汽口参数，建立湿蒸汽加热器模型。

进一步地，在所述的构建汽轮机模型和加热器模型，并根据所述汽轮机模型和所述加热器模型建立标准模型库之后，在所述的将所述汽轮机模型和加热器模型转换成对应的函数方程，并对所述函数方程建立质量平衡和能量平衡的约束条件之前，还包括：

若出现特定的汽轮机，则根据所述特定的汽轮机工质的流动特性，并结合所述标准模型库，建立所述特定汽轮机模型和加热器的模型。

本发明实施例还提供汽轮机热耗计算程序自动生成系统，包括：模型构建模块、条件约束模块和程序生成模块；

所述模型构建模块，用于构建汽轮机模型和加热器模型，并根据所述汽轮机模型和所述加热器模型建立标准模型库；

所述条件约束模块，用于将所述汽轮机模型和加热器模型转换成对应的函数方程，并对所述函数方程建立质量平衡和能量平衡的约束条件；

所述程序生成模块，用于根据用户选定的参数，通过所述函数方程，自动生成汽轮机热耗计算程序。

进一步地，所述构建汽轮机模型，具体为：将汽轮机分为高压缸模块、中压缸模块和低压缸模块，并为每个模块设置蒸汽流入接口、蒸汽流出接口、抽汽接口和小流量接口。

进一步地，所述构建加热器模型，具体为：根据抽汽口位置，分别建立高压缸抽汽加热器、中压缸抽汽加热器和低压缸抽汽加热器模型。

本发明实施例还提供一种计算机终端设备，包括：一个或多个处理器；存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一项所述的汽轮机热耗计算程序自动生成方法。。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的汽轮机热耗计算程序自动生成方法。

本发明实施例一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法及系统与现有技术相比，其有益效果在于：

1、本方法采用编制的汽轮机热耗计算程序，可扩展性强，对于附加设备，可以直接在生成的Excel表格中增加计算列，便于人员修改计算，避免了商业软件对设备的限定。

2、对于汽轮机热耗计算，自动生成热耗计算程序，可以达到编制的计算程序标准化，不易出错的优势，避免了编制表格的复杂性，操作人员只需要将工质流程梳理清楚，即可以编制汽轮机热耗计算程序。

附图说明

图1为本发明某一实施例提供的一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法的流程示意图；

图2为本发明某一实施例提供的一种汽轮机热耗计算程序自动生成系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

本发明第一实施例：

如图1所示，本发明实施例提供的一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法，至少包括如下步骤：

S101、构建汽轮机模型和加热器模型，并根据所述汽轮机模型和所述加热器模型建立标准模型库；

需要说明的是，汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。

汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械。来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。

需要说明的是，汽轮机加热器也称高压加热器，是利用汽轮机的部分抽气对给水进行加热的装置。作为一种热量转换装置，主要应用于大型火电机组回热系统，其传热性能的优劣直接影响机组的经济性与安全性。因此提高高压加热器的传热效率，减小热量传递过程中的不可逆损失，成为解决能源高效利用的重要措施之一。作为评价物质热量传递能力的物理量，具有表征热量传递效率的物理意义，可为高压加热器高效运行提供指导。

加热器由壳体和管系两大部分组成，在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段，下部设置疏水冷却段，进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的部分给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口流出体外。本装置具有能耗低，结构紧凑，占用面积少，耗用材料省等显著优点，并能够较严格控制疏水水位，疏水流速和缩小疏水端差。

需要说明的是，对于本步骤，将汽轮机分为高压缸、中压缸、低压缸3个模块，每个模块设置蒸汽流入接口，蒸汽流出接口，抽汽接口，小流量接口；每个模块建立质量平衡、能量平衡方程式。

需要说明的是，对于本步骤，将加热器依据抽汽口位置，建立高压缸抽汽加热器，中压缸抽汽加热器，低压缸抽汽加热器模型；对上述模型，依据有无疏水泵，分为逐级自流式，汇集式加热器；依据抽汽口位置，分为再热器前加热器、再热器后加热器；对每一个加热器设置蒸汽流入接口，水输入接口，蒸汽流出接口，水输出接口，疏水接口，抽汽接口，小流量接口；每个模块建立质量平衡、能量平衡方程式；特别的，对于低压缸抽汽加热器模型，需要依据抽汽口参数，建立湿蒸汽加热器模型。

S102、将所述汽轮机模型和加热器模型转换成对应的函数方程，并对所述函数方程建立质量平衡和能量平衡的约束条件；

需要说明的是，汽轮机的热耗分为：热耗验收工况(THA)、阀门全开工况(VWO)、最大连续出力工况(TMCR)、高背压工况(TRL)、高加全切工况(PHO)、75％热耗验收工况、50％热耗验收工况、30％热耗验收工况。

对上述汽轮机模型、加热器模型，建立标准模型库，并采用软件方法把模型抽象成函数方法，每个函数均有输入接口(包括蒸汽输入，水输入接口、小流量输入接口)、输出接口(包括蒸汽流出接口、水输出接口、疏水接口、抽汽接口、小流量输出接口)；同时在函数内部建立质量平衡，能量平衡方程式。

需要说明的是，对于对特定的汽轮机，依据汽轮机工质的流动，提取高压缸、中压缸、低压缸、加热器的模型特点(工质流入、流出的方向)，结合建立的标准模型库，依据汽轮机工质流动方向，将高压缸、中压缸、低压缸、加热器的模型串接起来。

S103、根据用户选定的参数，通过所述函数方程，自动生成汽轮机热耗计算程序。

需要说明的是，对于本步骤，根据用户选定的参数，将参数输入模型，自动生成汽轮机热耗计算程序，例如：对于三高四低一除氧的汽轮机类型，选定每一个加热器的类型：抽汽口位置，抽汽口蒸汽来源、有无疏水泵、是否处于湿蒸汽区域、是否有疏水冷却段；选定好之后，由程序自动根据设定好的函数方法，串接工质流程，自动生成汽轮机热耗计算程序；

在本发明的某一个实施例中，所述构建汽轮机模型，具体为：将汽轮机分为高压缸模块、中压缸模块和低压缸模块，并为每个模块设置蒸汽流入接口、蒸汽流出接口、抽汽接口和小流量接口。

在本发明的某一个实施例中，所述构建加热器模型，具体为：根据抽汽口位置，分别建立高压缸抽汽加热器、中压缸抽汽加热器和低压缸抽汽加热器模型。

在本发明的某一个实施例中，对于所述低压缸抽汽加热器模型，需要根据抽汽口参数，建立湿蒸汽加热器模型。

进一步地，在所述的构建汽轮机模型和加热器模型，并根据所述汽轮机模型和所述加热器模型建立标准模型库之后，在所述的将所述汽轮机模型和加热器模型转换成对应的函数方程，并对所述函数方程建立质量平衡和能量平衡的约束条件之前，还包括：

若出现特定的汽轮机，则根据所述特定的汽轮机工质的流动特性，并结合所述标准模型库，建立所述特定汽轮机模型和加热器的模型。

本发明实施例一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法与现有技术相比，其有益效果在于：

1、本方法采用编制的汽轮机热耗计算程序，可扩展性强，对于附加设备，可以直接在生成的Excel表格中增加计算列，便于人员修改计算，避免了商业软件对设备的限定。

2、对于汽轮机热耗计算，自动生成热耗计算程序，可以达到编制的计算程序标准化，不易出错的优势，避免了编制表格的复杂性，操作人员只需要将工质流程梳理清楚，即可以编制汽轮机热耗计算程序。

本发明第二实施例：

如图2所示，本发明实施例提供的一种汽轮机热耗计算程序自动生成系统200，包括：模型构建模块201、条件约束模块202和程序生成模块203；

所述模型构建模块201，用于构建汽轮机模型和加热器模型，并根据所述汽轮机模型和所述加热器模型建立标准模型库；

所述条件约束模块202，用于将所述汽轮机模型和加热器模型转换成对应的函数方程，并对所述函数方程建立质量平衡和能量平衡的约束条件；

所述程序生成模块203，用于根据用户选定的参数，通过所述函数方程，自动生成汽轮机热耗计算程序。

在本发明的某一个实施例中，所述构建汽轮机模型，具体为：将汽轮机分为高压缸模块、中压缸模块和低压缸模块，并为每个模块设置蒸汽流入接口、蒸汽流出接口、抽汽接口和小流量接口。

在本发明的某一个实施例，所述构建加热器模型，具体为：根据抽汽口位置，分别建立高压缸抽汽加热器、中压缸抽汽加热器和低压缸抽汽加热器模型。

本发明第三实施例：

本发明实施例还提供一种计算机终端设备，包括：一个或多个处理器；

存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一项所述的汽轮机热耗计算程序自动生成方法。

需要说明的是，所述处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器也可以是任何常规的处理器，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述终端设备的各个部分。

所述存储器主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡(SmartMediaCard，SMC)、安全数字(SecureDigital，SD)卡和闪存卡(FlashCard)等，或所述存储器也可以是其他易失性固态存储器件。

需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，上述终端设备仅仅是示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。

本发明第四实施例：

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的汽轮机热耗计算程序自动生成方法。

需要说明的是，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序、计算机程序)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽轮机热耗计算程序自动生成方法，其特征在于，包括：

构建汽轮机模型和加热器模型，并根据所述汽轮机模型和所述加热器模型建立标准模型库；所述构建汽轮机模型，具体为：将汽轮机分为高压缸模块、中压缸模块和低压缸模块，并为每个模块设置蒸汽流入接口、蒸汽流出接口、抽汽接口和小流量接口；所述构建加热器模型，具体为：根据抽汽口位置，分别建立高压缸抽汽加热器、中压缸抽汽加热器和低压缸抽汽加热器模型；其中，对于所述低压缸抽汽加热器模型，需要根据抽汽口参数，建立湿蒸汽加热器模型；

将所述汽轮机模型和加热器模型转换成对应的函数方程，并对所述函数方程建立质量平衡和能量平衡的约束条件；所述将所述汽轮机模型和加热器模型转换成对应的函数方程，具体包括：针对所述汽轮机模型和加热器模型建立标准模型库，并采用软件方法将所述汽轮机模型和加热器模型抽象成函数方程；其中，每个函数方程均有输入接口和输出接口，所述输入接口包括蒸汽输入，水输入接口、小流量输入接口；所述输出接口包括蒸汽流出接口、水输出接口、疏水接口、抽汽接口、小流量输出接口；

根据用户选定的参数，通过所述函数方程，自动生成汽轮机热耗计算程序。

2.根据权利要求1所述的汽轮机热耗计算程序自动生成方法，其特征在于，在所述的构建汽轮机模型和加热器模型，并根据所述汽轮机模型和所述加热器模型建立标准模型库之后，在所述的将所述汽轮机模型和加热器模型转换成对应的函数方程，并对所述函数方程建立质量平衡和能量平衡的约束条件之前，还包括：

若出现特定的汽轮机，则根据所述特定的汽轮机工质的流动特性，并结合所述标准模型库，建立所述特定汽轮机模型和加热器的模型。

3.一种汽轮机热耗计算程序自动生成系统，其特征在于，包括：模型构建模块、条件约束模块和程序生成模块；

所述模型构建模块，用于构建汽轮机模型和加热器模型，并根据所述汽轮机模型和所述加热器模型建立标准模型库；所述模型构建模块还用于：将汽轮机分为高压缸模块、中压缸模块和低压缸模块，并为每个模块设置蒸汽流入接口、蒸汽流出接口、抽汽接口和小流量接口；所述构建加热器模型，具体为：根据抽汽口位置，分别建立高压缸抽汽加热器、中压缸抽汽加热器和低压缸抽汽加热器模型；其中，对于所述低压缸抽汽加热器模型，需要根据抽汽口参数，建立湿蒸汽加热器模型；

所述条件约束模块，用于将所述汽轮机模型和加热器模型转换成对应的函数方程，并对所述函数方程建立质量平衡和能量平衡的约束条件；所述条件约束模块还用于：针对所述汽轮机模型和加热器模型建立标准模型库，并采用软件方法将所述汽轮机模型和加热器模型抽象成函数方程；其中，每个函数方程均有输入接口和输出接口，所述输入接口包括蒸汽输入，水输入接口、小流量输入接口；所述输出接口包括蒸汽流出接口、水输出接口、疏水接口、抽汽接口、小流量输出接口；

所述程序生成模块，用于根据用户选定的参数，通过所述函数方程，自动生成汽轮机热耗计算程序。

4.一种计算机终端设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1或2所述的汽轮机热耗计算程序自动生成方法。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1或2所述的汽轮机热耗计算程序自动生成方法。