CN113153523A - 一种压气机的离线水洗控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压气机的离线水洗控制方法及系统，包括，步骤S1,控制单元根据燃气蒸汽联合循环发电机组稳态工况下的稳态数据，建立预设变工况基准值模型；步骤S2,所述控制单元根据压气机压比降低率与效率降低率获取压气机实时结垢程度；步骤S3,所述控制单元确定离线水洗时长；步骤S4,根据停机水洗成本确定停机时刻离线水洗收益；步骤S5,所述控制单元根据停机时刻离线水洗收益与预设离线水洗收益相比较，确定离线水洗时刻。所述控制单元根据实时获取的停机时刻的离线水洗收益与预设离线水洗收益相比较确定离线水洗时刻，以使控制单元获取准确的离线水洗时刻及离线水洗时长。

Description

一种压气机的离线水洗控制方法及系统

技术领域

本发明涉及压气机领域，尤其涉及一种压气机的离线水洗控制方法及系统。

背景技术

燃气-蒸汽联合循环机组，凭借其热效率高、三废排放少，适于调峰等优点，近年来在我国飞速发展。燃气轮机作为联合循环发电机组的核心部件，其性能的好坏直接影响整台机组的运行状况。燃气轮机在运行时需要不断的吸入空气，被吸进的空气中可能含有尘土、粉尘、昆虫等。虽然它们中大部分在进入压气机前已经被进气过滤器除去，但也有少量的污染物微粒进入压气机中，在压气机中不断沉积，使压气机效率降低，严重时会引发喘振等恶性事故，降低机组的安全性、可靠性和经济性。为了保证机组的安全经济运行，电厂都会定期安排离线水洗恢复压气机性能。

目前对于电站燃气轮机的离线水洗，一般根据其运行小时数定期进行。但是由于环境因素以及机组变工况运行的影响，压气机的结垢程度与时间之间并不是简单的线性关系，周期性的离线水洗方式不能维持机组高效运行，如果水洗频繁会浪费大量的除盐水和厂用电；反之，水洗不及时又会导致压气机效率下降，导致发电成本升高。

因此，如何准确的确定对燃气轮机的压气机进行离线水洗的时机，进而降低机组的运维成本，是目前有待解决的技术问题。

发明内容

为此，本发明提供一种压气机的离线水洗控制方法和系统，可以解决无法准确确定燃气轮机的压气机离线水洗时刻的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种压气机的离线水洗控制方法，包括：

步骤S1,控制单元根据燃气蒸汽联合循环发电机组在预设时间内历史运行数据中稳态工况下的稳态数据，建立预设变工况基准值模型；

步骤S2,所述控制单元根据压气机压比降低率与效率降低率获取压气机实时结垢程度；

步骤S3,所述控制单元根据获取的实时结垢程度与通过预设变工况基准值模型确定的预设结垢程度相比较确定离线水洗时长；

步骤S4,根据本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值、与所述结垢程度对应的运行单位电量附加成本和停机水洗成本确定停机时刻离线水洗收益；

步骤S5,所述控制单元根据停机时刻离线水洗收益与预设离线水洗收益相比较，确定离线水洗时刻；

所述控制单元根据获取预设时长内所述燃气蒸汽联合循环发电机组的历史运行数据，筛选历史运行数据中稳态工况下的稳态数据（F,P,Y）,其中，F为所述压气机压比、P为所述压气机效率、Y为所述压气机结垢程度，所述稳态工况为相邻时刻的燃气轮机发电功率的变化值小于预设变化值的工况，建立预设变工况基准值模型；

所述控制单元根据所述变工况基准值模型获取预设结垢程度，控制单元根据获取的所述压力机压比降低率和效率降低率获取所述压气机实时结垢程度，并与获取的预设结垢程度相比较获取离线水洗时长，所述控制单元根据实时获取的停机时刻的离线水洗收益与预设离线水洗收益相比较确定离线水洗时刻，以使控制单元获取准确的离线水洗时刻及离线水洗时长。

进一步地，所述控制单元预设所述压气机压比参考值C1，预设所述压气机效率参考值C2,当所述控制单元获取的所述压气机压比降低率f’大于所述压气机压比参考值C1或所述控制单元获取的所述压力机效率降低率p’大于所述压气机效率参考值C2，所述控制单元判定所述压气机发生结垢故障，所述控制单元获取判断所述压气机发生故障时间T0。

进一步地，所述控制单元获取压力机压比降低率f和所述压力机效率降低率p，控制单元预设所述压气机压比基准值F0,控制单元获取所述压气机实时压比F，所述压力机压比降低率f,设定f=|F-F0|/F0,所述控制单元预设所述压气机效率基准值P0,控制单元获取所述压气机实时效率P，所述压力机效率降低率p,设定p=|P-P0|/P0，所述控制单元根据所述压力机压比降低率f与压力机效率降低率p的乘积确定所述压气机实时结垢程度Y’，设定Y’=f×p。

进一步地，所述控制单元获取稳态工况下的稳态数据（F,P,Y）,其中，F为所述压气机压比、P为所述压气机效率、Y为所述压气机结垢程度，所述控制单元设定所述压气机预设结垢程度Y，设定Y=w0+w1×F+w2×P+w3×F2+w4×F×P+W5×P2,其中，w0、w1、w2、w3、w4、w5为系数，式中，所述压气机压比F=C2/C1，其中，C2为所述压气机出口压力，C1为所述压力机入口压力，所述压气机效率P，设定P=(ws-w1)/(w2-w1)×100%，其中，ws为所述压气机出口等熵温度，w1为所述压气机进口温度，w2为所述压气机出口温度。

进一步地，所述控制单元获取所述压气机实时结垢程度Y’与所述压气机预设结垢程度Y相比较，选取对应的离线水洗时长,其中，

当Y’≤Y,所述控制单元选取第一预设离线水洗时长t1为离线水洗时长参数；

当Y＜Y’≤2×Y’,所述控制单元选取第二预设离线水洗时长t2为离线水洗时长参数；

当Y’＞2×Y’,所述控制单元选取第三预设离线水洗时长t3为离线水洗时长参数；

其中，所述控制单元预设离线水洗时长t，第一预设离线水洗时长t1、第二预设离线水洗时长t2、第三预设离线水洗时长t3。

进一步地，所述控制单元设置离线水洗收益E，设定E=Mnm × We - Mstop，式中，Mnm为运行单位电量附加成本，We为所述本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值，Mstop为停机水洗成本；其中，所述运行单位电量附加成本Mnm，设定Mnm=(△W1×M1+△B1×M2)/Wnm，式中，△W1为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间发电量的减少值，Wnm为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间的机组发电量，△B1为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间燃料量的增加值，M1为上网电价，M2燃料价格；其中，所述控制单元设定停机水洗成本Mstop，设定Mstop=△W2×M1-△B2×M2+Mw，其中，△W2为燃气轮机在离线水洗期间发电量的减少值，△B2为燃气轮机在离线水洗期间燃料量的减少值，Mw为水洗成本。

进一步地，所述控制单元根据离线水洗收益E与预设离线水洗收益S相比较，选取离线水洗时刻T，

当E≤S1,所述控制单元不对离线水洗时刻进行选取；

当S1＜E≤S2,所述控制单元选取第一预设离线水洗时刻T1为离线水洗时刻；

当S2＜E≤S3,所述控制单元选取第二预设离线水洗时刻T2为离线水洗时刻；

当E＞S3,所述控制单元选取第三预设离线水洗时刻T3为离线水洗时刻；

所述控制单元预设离线水洗收益S，其中，第一预设离线水洗收益S1、第二预设离线水洗收益S2、第三预设离线水洗收益S3，控制单元预设离线水洗时刻T，其中,第一预设离线水洗时刻T1、第二预设离线水洗时刻T2、第三预设离线水洗时刻T3。

进一步地，所述控制单元获取所述压气机实时压比降低率f’与预设所述压气机压比参考值C1，实时效率降低率p’与预设所述压气机效率参考值C2相比较，所述控制单元调节离线水洗时刻调节参数Tj至Tj’,其中，

当f’＞C1，且p’＞C2，所述控制单元将离线水洗时刻调节参数Tj至Tj’，设定Tj’=Tj×（1+(f’-C1)/C1+(p’-C2)/C2）;

当f’＞C1，，且p’＜C2，或f’＜C1，，且p’＞C2，所述控制单元将离线水洗时刻调节参数Tj至Tj’，设定Tj’=Tj×（1+(f’-C1)/C1*(C2-p’)/C2）。

进一步地，所述控制单元设置离线水洗时刻调节参数Tj，所述控制单元获取所述压水机离线水洗开始时间T’,设定T’=T0+Ti×Tj’,离线水洗时长为tn，离线水洗结束时间Ts’，Ts’=T0+Ti×Tj’+tn，其中，i=1,2,3，n=1,2,3。

进一步地，一种压气机的离线水洗控制系统，其特征在于，包括，

第一确定模块，用于获取预设时间内历史运行数据中稳态工况下的稳态数据，建立预设变工况基准值模型；

第二确定模块，用于根据控制单元获取的所述压气机实时压比降低率和所述压气机实时效率判定所述压气机是否发生结垢故障，并根据实时压比降低率和所述压气机实时效率获取实时结垢程度，并与预设结垢程度相比较选取离线水洗时长；

第三确定模块，用于根据本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值、与所述结垢程度对应的单位电量运行附加成本和停机水洗成本获取离线水洗收益；

第四确定模块，用于根据获取的离线水洗收益与预设离线水洗收益确定离线水洗时刻。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明设置控制单元根据所述变工况基准值模型获取预设结垢程度，控制单元根据获取的所述压力机压比降低率和效率降低率获取所述压气机实时结垢程度，并与获取的预设结垢程度相比较获取离线水洗时长，所述控制单元根据实时获取的停机时刻的离线水洗收益与预设离线水洗收益相比较确定离线水洗时刻，以使控制单元获取准确的离线水洗时刻及离线水洗时长，准确识别变工况下的压气机结垢程度，及早识别压气机的性能劣化，根据结垢程度准确的确定离线水洗时刻，降低了机组的运维成本。

尤其，本发明设置压气机参考值和压气机效率参考值，通过控制单元实时获取的压气机压比降低率和效率降低率与预设值相比较，判断压气机是否发生结垢障碍，若发生结垢障碍，控制单元记录实时时间，以便后续判断离线水洗时刻。

尤其，本发明控制单元通过所述压气机压比降低率和效率降低率的乘积获取所述压气机实时结垢程度。同时，控制单元根据获取的稳态数据建立的预设变工况基准值模型设定预设结垢程度的获取方式，所述控制单元根据压气机实时压比和实时效率获取预设结垢程度。

尤其，本发明将离线水洗时长划分为明确的三个标准，所述控制单元通过获取的实时结垢程度与预设结垢程度相比较，选取对应的离线水洗时长，以使离线水洗时长的选取更为准确，避免资源浪费。

尤其，本发明通过设置离线水洗收益计算方式，根据运行单位电量附加成本、所述本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值和停机水洗成本获取所述压气机实时离线收益，与预设离线水洗收益相比较，选取对应的离线水洗时刻，其中，当实时离线水洗收益小于预设收益最小值，控制单元不启动离线水洗，不对离线水洗时刻进行选择，以使离线水洗时刻的选择更符合经济效益。

尤其，本发明设置离线水洗时刻调节参数，并根据所述压力机压比降低率与所述压气机压比参考值和所述压力机效率降低率与所述压气机效率参考值相比较，压力机压比降低率和效率降低率均大于各参考值时，控制单元需根据实时值和参考值大幅度的增加离线水洗时刻调节参数，当仅有压比降低率或效率降低率大于其参考值时，控制单元对需根据实时值和参考值小幅度的增加离线水洗时刻调节参数。

尤其，本发明通过设置离线水洗时刻调节参数，对离线水洗的时间进行调节，并通过控制单元记录的结垢故障发生时间，获取离线水洗启动的时刻，同时设定离线水洗时长。

附图说明

图1为发明实施例压气机的离线水洗控制方法示意图；

图2为发明实施例压气机的离线水洗控制方法步骤示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，一种压气机的离线水洗控制方法，包括，

步骤S1,控制单元根据燃气蒸汽联合循环发电机组在预设时间内历史运行数据中稳态工况下的稳态数据，建立预设变工况基准值模型；

步骤S2,所述控制单元根据压气机压比降低率与效率降低率获取压气机实时结垢程度；

步骤S3,所述控制单元根据获取的实时结垢程度与通过预设变工况基准值模型确定的预设结垢程度相比较确定离线水洗时长；

步骤S4,根据本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值、与所述结垢程度对应的运行单位电量附加成本和停机水洗成本确定停机时刻离线水洗收益；

步骤S5,所述控制单元根据停机时刻离线水洗收益与预设离线水洗收益相比较，确定离线水洗时刻；

所述控制单元根据获取预设时长内所述燃气蒸汽联合循环发电机组的历史运行数据，筛选历史运行数据中稳态工况下的稳态数据（F,P,Y）,其中，F为所述压气机压比、P为所述压气机效率、Y为所述压气机结垢程度，所述稳态工况为相邻时刻的燃气轮机发电功率的变化值小于预设变化值的工况，建立预设变工况基准值模型；

所述控制单元根据所述变工况基准值模型获取预设结垢程度，控制单元根据获取的所述压力机压比降低率和效率降低率获取所述压气机实时结垢程度，并与获取的预设结垢程度相比较获取离线水洗时长，所述控制单元根据实时获取的停机时刻的离线水洗收益与预设离线水洗收益相比较确定离线水洗时刻，以使控制单元获取准确的离线水洗时刻及离线水洗时长。

具体而言，本发明实施例获取预设时长内所述燃气蒸汽联合循环发电机组的历史运行数据，并筛选出所述历史运行数据中稳态工况下的稳态数据，所述稳态工况为相邻时刻的燃气轮机发电功率的变化值小于预设变化值的工况；以所述稳态数据中的燃气轮机发电功率和环境温度为特征量进行K均值聚类后确定不少于预设数量的最佳工况；根据燃气轮机效率确定各所述最佳工况中与所述结垢判定指标对应的基准样本，并基于广义线性回归算法对各所述基准样本进行处理后建立所述预设变工况基准值模型。控制单元收集获取燃气蒸汽联合循环发电机组在预设时长内的历史运行数据。燃气蒸汽联合循环发电机组的运行工况包括稳态工况和非稳态工况，其中，稳态工况为相邻时刻的燃气轮机发电功率的变化值小于预设变化值的工况，由于非稳态工况下的运行数据波动比较大，会影响基准值模型的准确性，因此对获取的历史运行数据进行稳态筛选，即筛选出历史运行数据中稳态工况下的稳态数据。燃气蒸汽联合循环机组由于受电网调度参与调峰，难以长期保持在额定工况下工作。在获取稳态数据后，以稳态数据中的燃气轮机发电功率和环境温度为特征量进行K均值聚类，并确定不少于预设数量的最佳工况，在本申请优选的实施例中，预设数量为10。当最佳工况的数量少于预设数量时，说明样本覆盖的工况不足，需要重新获取历史数据。其中，k均值聚类算法是一种迭代求解的聚类分析算法，其步骤是，预将数据分为K组，则随机选取K个对象作为初始的聚类中心，然后计算每个对象与各个种子聚类中心之间的距离，把每个对象分配给距离它最近的聚类中心。聚类中心以及分配给它们的对象就代表一个聚类。每分配一个样本，聚类的聚类中心会根据聚类中现有的对象被重新计算。这个过程将不断重复直到满足某个终止条件。终止条件可以是没有（或最小数目）对象被重新分配给不同的聚类，没有（或最小数目）聚类中心再发生变化，误差平方和局部最小。本发明实施例中，，确定最佳工况的数量S，

，式中，N表示总的稳态样本数目，bi表示第i个样本点到其他类别样本点的最小距离，ai表示第i个样本点到同一类内其他样本点的平均距离。最后，在各最佳工况中以燃气轮机效率最高为目标筛选出与所述结垢判定指标对应的基准样本，并基于广义线性回归算法对各基准样本进行处理后建立预设变工况基准值模型。在本申请具体的应用场景中，广义线性回归算法：

其中，

是预测值，w=( w0、w1、w2、w3、w4、w5)为广义线性模型的系数，x=(x1、x2)，x1所述压力机压比和x2为所述压力机效率。

进一步地，所述控制单元预设所述压气机压比参考值C1，预设所述压气机效率参考值C2,当所述控制单元获取的所述压气机压比降低率f’大于所述压气机压比参考值C1或所述控制单元获取的所述压力机效率降低率p’大于所述压气机效率参考值C2，所述控制单元判定所述压气机发生结垢故障，所述控制单元获取判断所述压气机发生故障时间T0。

具体而言，本发明设置压气机参考值和压气机效率参考值，通过控制单元实时获取的压气机压比降低率和效率降低率与预设值相比较，判断压气机是否发生结垢障碍，若发生结垢障碍，控制单元记录实时时间，以便后续判断离线水洗时刻。本发明实施例为了确定合理的结垢判定指标，所述结垢判定指标是基于对所述压气机进行FMEA（Failure Modeand Effects Analysis，失效模式与影响分析）和故障树分析FTA（Fault Tree Analysis，故障树分析）确定。

进一步地，所述控制单元获取压力机压比降低率f和所述压力机效率降低率p，控制单元预设所述压气机压比基准值F0,控制单元获取所述压气机实时压比F，所述压力机压比降低率f,f=|F-F0|/F0,所述控制单元预设所述压气机效率基准值P0,控制单元获取所述压气机实时效率P，所述压力机效率降低率p,p=|P-P0|/P0，所述控制单元根据所述压力机压比降低率f与压力机效率降低率p的乘积确定所述压气机实时结垢程度Y’，Y’=f×p。

进一步地，所述控制单元获取稳态工况下的稳态数据（F,P,Y）,其中，F为所述压气机压比、P为所述压气机效率、Y为所述压气机结垢程度，所述控制单元设定所述压气机预设结垢程度Y，Y=w0+w1×F+w2×P+w3×F2+w4×F×P+W5×P2,其中，w0、w1、w2、w3、w4、w5为系数，式中，所述压气机压比F=C2/C1，其中，C2为所述压气机出口压力，C1为所述压力机入口压力，所述压气机效率P=(ws-w1)/(w2-w1)×100%，其中，ws为所述压气机出口等熵温度，w1为所述压气机进口温度，w2为所述压气机出口温度。

具体而言，本发明控制单元通过所述压气机压比降低率和效率降低率的乘积获取所述压气机实时结垢程度。同时，控制单元根据获取的稳态数据建立的预设变工况基准值模型设定预设结垢程度的获取方式，所述控制单元根据压气机实时压比和实时效率获取预设结垢程度。

进一步地，所述控制单元获取所述压气机实时结垢程度Y’与所述压气机预设结垢程度Y相比较，选取对应的离线水洗时长,其中，

当Y’≤Y,所述控制单元选取第一预设离线水洗时长t1为离线水洗时长参数；

当Y＜Y’≤2×Y’,所述控制单元选取第二预设离线水洗时长t2为离线水洗时长参数；

当Y’＞2×Y’,所述控制单元选取第三预设离线水洗时长t3为离线水洗时长参数；

其中，所述控制单元预设离线水洗时长t，第一预设离线水洗时长t1、第二预设离线水洗时长t2、第三预设离线水洗时长t3。

具体而言，本发明将离线水洗时长划分为明确的三个标准，所述控制单元通过获取的实时结垢程度与预设结垢程度相比较，选取对应的离线水洗时长，以使离线水洗时长的选取更为准确，避免资源浪费。本实施例中，根据结垢程度可判定压气机是否发生结垢故障，压气机发生结垢故障后会严重影响燃气轮机的效率，需要进行离线水洗。为了保证机组运行的可靠性，需要基于预设检修计划对机组进行定期维护，如大修、中修和小修，预设检修计划包括了针对燃气蒸汽联合循环发电机组的计划检修时间和计划检修项目，在需要进行停机维护时会明确相应的预设停机时刻，因此，在判定压气机发生结垢故障后，根据预设检修计划可确定多个预设停机时刻，以便后续在合适的停机时刻对压气机进行离线水洗。

进一步地，所述控制单元设置离线水洗收益E，设定E=Mnm × We - Mstop，式中，Mnm为运行单位电量附加成本，We为所述本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值，Mstop为停机水洗成本；其中，所述运行单位电量附加成本Mnm，Mnm=(△W1×M1+△B1×M2)/Wnm，式中，△W1为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间发电量的减少值，Wnm为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间的机组发电量，△B1为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间燃料量的增加值，M1为上网电价，M2燃料价格；其中，所述控制单元设定停机水洗成本Mstop=△W2×M1-△B2×M2+Mw，其中，△W2为燃气轮机在离线水洗期间发电量的减少值，△B2为燃气轮机在离线水洗期间燃料量的减少值，Mw为水洗成本。

具体而言，本发明通过设置离线水洗收益计算方式，根据运行单位电量附加成本、所述本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值和停机水洗成本获取所述压气机实时离线收益，与预设离线水洗收益相比较，选取对应的离线水洗时刻，其中，当实时离线水洗收益小于预设收益最小值，控制单元不启动离线水洗，不对离线水洗时刻进行选择，以使离线水洗时刻的选择更符合经济效益。

进一步地，所述控制单元根据离线水洗收益E与预设离线水洗收益S相比较，选取离线水洗时刻T，

当E≤S1,所述控制单元不对离线水洗时刻进行选取；

当S1＜E≤S2,所述控制单元选取第一预设离线水洗时刻T1为离线水洗时刻；

当S2＜E≤S3,所述控制单元选取第二预设离线水洗时刻T2为离线水洗时刻；

当E＞S3,所述控制单元选取第三预设离线水洗时刻T3为离线水洗时刻；

所述控制单元预设离线水洗收益S，其中，第一预设离线水洗收益S1、第二预设离线水洗收益S2、第三预设离线水洗收益S3，控制单元预设离线水洗时刻T，其中,第一预设离线水洗时刻T1、第二预设离线水洗时刻T2、第三预设离线水洗时刻T3。

具体而言，本发明实施例还提出一种获取离线水洗时刻的方法，根据建立的建立预设变工况基准值模型，和离线水洗收益计算方式，预设停机时刻T（T1,T2,T3,···，Tn）,其中，第一预设停机时刻T1、第二预设停机时刻T2、第三预设停机时刻T3及第n预设停机时刻Tn，获取各预测停机时刻离线水洗离线水洗收益，控制单元根据本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值可根据本次水洗完成后到下次停机时刻之间的电网调度计划确定。将各预设停机时刻的离线水洗收益进行比较，并将离线水洗收益大于预设收益的停机时刻作为离线水洗时刻。不同的结垢程度对燃气轮机的效率影响不同，会产生不同的运行单位电量附加成本，并需要不同的时长进行离线水洗，运行单位电量附加成本和停机水洗成本可根据经验或预设实验确定。

进一步地，所述控制单元获取所述压气机实时压比降低率f’与预设所述压气机压比参考值C1，实时效率降低率p’与预设所述压气机效率参考值C2相比较，所述控制单元调节离线水洗时刻调节参数Tj至Tj’,其中，

当f’＞C1，且p’＞C2，所述控制单元将离线水洗时刻调节参数Tj至Tj’，Tj’=Tj×（1+(f’-C1)/C1+(p’-C2)/C2）;

当f’＞C1，，且p’＜C2，或f’＜C1，，且p’＞C2，所述控制单元将离线水洗时刻调节参数Tj至Tj’，Tj’=Tj×（1+(f’-C1)/C1*(C2-p’)/C2）。

具体而言，本发明设置离线水洗时刻调节参数，并根据所述压力机压比降低率与所述压气机压比参考值和所述压力机效率降低率与所述压气机效率参考值相比较，压力机压比降低率和效率降低率均大于各参考值时，控制单元需根据实时值和参考值大幅度的增加离线水洗时刻调节参数，当仅有压比降低率或效率降低率大于其参考值时，控制单元对需根据实时值和参考值小幅度的增加离线水洗时刻调节参数。

进一步地，所述控制单元设置离线水洗时刻调节参数Tj，所述控制单元获取所述压水机离线水洗开始时间T’,T’=T0+Ti×Tj’,离线水洗时长为tn，离线水洗结束时间Ts’=T0+Ti×Tj’+tn，其中，i=1,2,3，n=1,2,3。

具体而言，本发明通过设置离线水洗时刻调节参数，对离线水洗的时间进行调节，并通过控制单元记录的结垢故障发生时间，获取离线水洗启动的时刻，同时设定离线水洗时长。

进一步地，一种压气机的离线水洗控制系统，其特征在于，包括，

第一确定模块，用于获取预设时间内历史运行数据中稳态工况下的稳态数据，建立预设变工况基准值模型；

第二确定模块，用于根据控制单元获取的所述压气机实时压比降低率和所述压气机实时效率判定所述压气机是否发生结垢故障，并根据实时压比降低率和所述压气机实时效率获取实时结垢程度，并与预设结垢程度相比较选取离线水洗时长；

第三确定模块，用于根据本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值、与所述结垢程度对应的单位电量运行附加成本和停机水洗成本获取离线水洗收益；

第四确定模块，用于根据获取的离线水洗收益与预设离线水洗收益确定离线水洗时刻。

具体而言，本发明实施例提出了一种压气机的离线水洗控制方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤一，知识获取。

基于FMEA与FTA分析压气机结垢的征兆、原因、影响与处理措施，以压气机压比和压气机效率作为判断压气机结垢的重要指标。

为了进一步识别压气机的压比和效率的下降，定义压气机压比降 低的相对值和压气机效率降低的相对值两个特征指标：

δ_π为所述压气机压比降低的相对值，π为所述压气机压比的实 时值，π_R为所述压气机压比的基准值，δ_η为所述压气机效率降 低的相对值，η为所述压气机效率的实时值，η_R为所述压气机效 率的基准值。

π_R和η_R反映了在相同工况条件下压气机的基准状态。当压气 机结垢故障发生时，压气机压比和压气机效率相较于基准值均会 下降，因此压气机压比降低的相对值δ_π和效率降低的相对值δ_η两 个指标会增大，可以定量地的反映压比和效率的偏离情况。

步骤二，基准值模型建立。

收集燃气蒸汽联合循环发电机组的历史运行数据，并对历史数据进行清洗，筛选出不同工况下的压气机压比和压气机效率两个特征变量的基准样本，建立变工况下的基准值模型，包括以下步骤：

步骤201、对收集的历史数据进行稳态筛选。通过衡量相邻时刻内燃气轮机发电功率的变化值，划分机组的稳态工况与非稳态工况，并筛选出稳态工况下的稳态数据。

步骤202、在步骤201基础上，对筛选后的稳态数据，以燃气轮机发电功率和环境温度为特征量，开展基于K均值聚类算法的工况划分。当最佳工况数目小于10时，表明数据样本覆盖的工况不足，需要返回步骤201重新收集历史数据。

步骤203、在步骤202基础上，对划分后的每个最佳工况内的样本点，以燃气轮机效率最高为目标，筛选出基准样本，基于广义线性回归算法建立变工况基准值模型。

步骤三，压气机结垢判别与评估。

基于步骤二建立的压气机结垢特征指标的基准值模型，通过比较实时值与当前工况下的基准值，确定压气机压比降低的相对值和压气机效率降低的相对值，根据所述压气机压比降低的相对值和所述压气机效率降低的相对值确定所述结垢程度。

当压气机压比降低的相对值大于第一阈值或压气机效率降低的相对值大于第二阈值时判定压气机发生结垢故障。

步骤四，离线水洗策略制定。

综合考虑因结垢故障导致的机组少发电量损失与多耗燃料损失两部分，计算燃气蒸汽联合循环机组每发一度电的运行单位电量附加成本：

Mnm=(△W1×M1+△B1×M2)/Wnm

计算停机水洗成本：

Mstop=△W2×M1-△B2×M2+Mw

Mnm为所述运行单位电量附加成本，△W1为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间发电量的减少值，Wnm为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间的机组发电量（做个时间对应），△B1为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间燃料量的增加值，M1为上网电价，M2为燃料价格，

为所述停机水洗成本，△W2为燃气轮机在离线水洗期间发电量的减少值，△B2为燃气轮机在离线水洗期间燃料量的减少值，Mw为所述水洗成本。

计算预设检修计划中各预设停机时刻的离线水洗收益：

E=Mnm × We - Mstop

其中，E为所述离线水洗收益，We为本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值。

将各预设停机时刻的离线水洗收益进行比较，并将离线水洗收益大于预设收益的停机时刻作为离线水洗时刻。

与本申请实施例中的一种压气机的离线水洗控制方法相对应，本申请实施例还提出了一种压气机的离线水洗控制系统，应用于燃气蒸汽联合循环发电机组中，包括：

第一确定模块301，用于根据结垢判定指标的实时值和预设变工况基准值模型确定所述压气机的结垢程度；

第二确定模块302，用于若根据所述结垢程度判定所述压气机发生结垢故障，根据预设检修计划确定各预设停机时刻；

第三确定模块303，用于根据本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值、与所述结垢程度对应的运行单位电量附加成本和停机水洗成本确定各所述预设停机时刻的离线水洗收益；

第四确定模块304，用于根据各所述预设停机时刻中离线水洗收益大于预设收益的停机时刻确定离线水洗时刻；

其中，所述结垢判定指标包括压气机压比和压气机效率，所述运行单位电量附加成本是根据所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间发电量的减少值、燃料量的增加值和机组发电量确定的，所述停机水洗成本是根据燃气轮机在离线水洗期间发电量的减少值、燃料量的减少值和水洗成本确定的。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压气机的离线水洗控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1,控制单元根据燃气蒸汽联合循环发电机组在预设时间内历史运行数据中稳态工况下的稳态数据，建立预设变工况基准值模型；

步骤S2,所述控制单元根据压气机压比降低率与效率降低率获取压气机实时结垢程度；

步骤S3,所述控制单元根据获取的实时结垢程度与通过预设变工况基准值模型确定的预设结垢程度相比较确定离线水洗时长；

步骤S4,所述控制单元根据本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值、与所述结垢程度对应的运行单位电量附加成本和停机水洗成本确定停机时刻离线水洗收益；

步骤S5,所述控制单元根据停机时刻离线水洗收益与预设离线水洗收益相比较，确定离线水洗时刻；

所述控制单元根据获取预设时长内所述燃气蒸汽联合循环发电机组的历史运行数据，筛选历史运行数据中稳态工况下的稳态数据（F,P,Y）,其中，F为所述压气机压比、P为所述压气机效率、Y为所述压气机结垢程度，所述稳态工况为相邻时刻的燃气轮机发电功率的变化值小于预设变化值的工况，建立预设变工况基准值模型；

所述控制单元根据所述变工况基准值模型获取预设结垢程度，控制单元根据获取的所述压力机压比降低率和效率降低率获取所述压气机实时结垢程度，并与获取的预设结垢程度相比较获取离线水洗时长，所述控制单元根据实时获取的停机时刻的离线水洗收益与预设离线水洗收益相比较确定离线水洗时刻，以使控制单元获取准确的离线水洗时刻及离线水洗时长。

2.根据权利要求1所述的压气机的离线水洗控制方法，其特征在于，所述控制单元预设所述压气机压比参考值C1，预设所述压气机效率参考值C2,当所述控制单元获取的所述压气机压比降低率f’大于所述压气机压比参考值C1或所述控制单元获取的所述压力机效率降低率p’大于所述压气机效率参考值C2，所述控制单元判定所述压气机发生结垢故障，所述控制单元获取判断所述压气机发生故障时间T0。

3.根据权利要求2所述的压气机的离线水洗控制方法，其特征在于，所述控制单元获取压力机压比降低率f和所述压力机效率降低率p，控制单元预设所述压气机压比基准值F0,控制单元获取所述压气机实时压比F，所述压力机压比降低率f,设定f=|F-F0|/F0,所述控制单元预设所述压气机效率基准值P0,控制单元获取所述压气机实时效率P，所述压力机效率降低率p,设定p=|P-P0|/P0，所述控制单元根据所述压力机压比降低率f与压力机效率降低率p的乘积确定所述压气机实时结垢程度Y’，设定Y’=f×p。

4.根据权利要求3所述的压气机的离线水洗控制方法，其特征在于，所述控制单元获取稳态工况下的稳态数据（F,P,Y）,其中，F为所述压气机压比、P为所述压气机效率、Y为所述压气机结垢程度，所述控制单元设定所述压气机预设结垢程度Y，设定Y=w0+w1×F+w2×P+w3×F2+w4×F×P+W5×P2,其中，w0、w1、w2、w3、w4、w5为系数，式中，所述压气机压比F=C2/C1，其中，C2为所述压气机出口压力，C1为所述压力机入口压力，所述压气机效率P，设定P=(ws-w1)/(w2-w1)×100%，其中，ws为所述压气机出口等熵温度，w1为所述压气机进口温度，w2为所述压气机出口温度。

5.根据权利要求2所述的压气机的离线水洗控制方法，其特征在于，所述控制单元获取所述压气机实时结垢程度Y’与所述压气机预设结垢程度Y相比较，选取对应的离线水洗时长,其中，

当Y’≤Y,所述控制单元选取第一预设离线水洗时长t1为离线水洗时长参数；

当Y＜Y’≤2×Y’,所述控制单元选取第二预设离线水洗时长t2为离线水洗时长参数；

当Y’＞2×Y’,所述控制单元选取第三预设离线水洗时长t3为离线水洗时长参数；

其中，所述控制单元预设离线水洗时长t，第一预设离线水洗时长t1、第二预设离线水洗时长t2、第三预设离线水洗时长t3。

6.根据权利要求3所述的压气机的离线水洗控制方法，其特征在于，所述控制单元设置离线水洗收益E，设定E=Mnm × We - Mstop，式中，Mnm为运行单位电量附加成本，We为所述本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值，Mstop为停机水洗成本；其中，所述运行单位电量附加成本Mnm，设定Mnm=(△W1×M1+△B1×M2)/Wnm，式中，△W1为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间发电量的减少值，Wnm为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间的机组发电量，△B1为所述压气机发生结垢故障后燃气轮机在运行期间燃料量的增加值，M1为上网电价，M2燃料价格；其中，所述控制单元设定停机水洗成本Mstop，设定

Mstop=△W2×M1-△B2×M2+Mw，其中，△W2为燃气轮机在离线水洗期间发电量的减少值，△B2为燃气轮机在离线水洗期间燃料量的减少值，Mw为水洗成本。

7.根据权利要求5所述的压气机的离线水洗控制方法，其特征在于，所述控制单元根据离线水洗收益E与预设离线水洗收益S相比较，选取离线水洗时刻T，

当E≤S1,所述控制单元不对离线水洗时刻进行选取；

当S1＜E≤S2,所述控制单元选取第一预设离线水洗时刻T1为离线水洗时刻；

当S2＜E≤S3,所述控制单元选取第二预设离线水洗时刻T2为离线水洗时刻；

当E＞S3,所述控制单元选取第三预设离线水洗时刻T3为离线水洗时刻；

所述控制单元预设离线水洗收益S，其中，第一预设离线水洗收益S1、第二预设离线水洗收益S2、第三预设离线水洗收益S3，控制单元预设离线水洗时刻T，其中,第一预设离线水洗时刻T1、第二预设离线水洗时刻T2、第三预设离线水洗时刻T3。

8.根据权利要求5所述的压气机的离线水洗控制方法，其特征在于，所述控制单元获取所述压气机实时压比降低率f’与预设所述压气机压比参考值C1，实时效率降低率p’与预设所述压气机效率参考值C2相比较，所述控制单元调节离线水洗时刻调节参数Tj至Tj’,其中，

当f’＞C1，且p’＞C2，所述控制单元将离线水洗时刻调节参数Tj至Tj’，设定Tj’=Tj×（1+(f’-C1)/C1+(p’-C2)/C2）;

当f’＞C1，，且p’＜C2，或f’＜C1，，且p’＞C2，所述控制单元将离线水洗时刻调节参数Tj至Tj’，设定Tj’=Tj×（1+(f’-C1)/C1*(C2-p’)/C2）。

9.根据权利要求8所述的压气机的离线水洗控制方法，其特征在于，所述控制单元设置离线水洗时刻调节参数Tj，所述控制单元获取所述压水机离线水洗开始时间T’，设定T’=T0+Ti×Tj’,离线水洗时长为tn，离线水洗结束时间Ts’,设定Ts’=T0+Ti×Tj’+tn，其中，i=1,2,3，n=1,2,3。

10.一种基于压气机的离线水洗控制系统，所述控制方法采用权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，包括，

第一确定模块，用于获取预设时间内历史运行数据中稳态工况下的稳态数据，建立预设变工况基准值模型；

第二确定模块，用于根据控制单元获取的所述压气机实时压比降低率和所述压气机实时效率判定所述压气机是否发生结垢故障，并根据实时压比降低率和所述压气机实时效率获取实时结垢程度，并与预设结垢程度相比较选取离线水洗时长；

第三确定模块，用于根据本次水洗完成后到下次停机时刻之间发电量的期望值、与所述结垢程度对应的单位电量运行附加成本和停机水洗成本获取离线水洗收益；

第四确定模块，用于根据获取的离线水洗收益与预设离线水洗收益确定离线水洗时刻。

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