CN115859581A - 一种基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，包括以下步骤：步骤1：在汽轮机机组正常运行过程中进行在线测试；步骤2：将测试的数据进行处理和筛选，使用线性拟合的方法得到单个调门的流量特征曲线；步骤3：结合多个进汽调门的流量特征曲线，通过重叠计算，实现单阀模式和顺序阀模式下汽轮机阀门总指令和各高调门指令的全行程关系，使用分段函数的方法得到实际的单阀流量特征曲线和顺序阀流量特征曲线；步骤4：根据得到的流量特征曲线，实际机组在线优化并测试验证，得到最终的优化流量特征曲线，实现汽轮机流量特性曲线的优化。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法。
背景技术
汽轮机阀门流量特性是影响发电机组安全稳定运行的重要因素，也是影响电力系统稳定性的重要因素。当汽轮机在正常的发电运行状态时，是通过DEH系统实现对调门控制，从而改变调门的开度，调整机组进汽量，改变机组负荷。但是发电机组长期运行过程中，调门由于安装差异、运行磨损、机组非停等原因，汽轮机流量特性会发生较大的变化，与机组出厂设计产生较大的差异，导致其与实际工况不匹配，从而导致机组流量曲线已不适用于当前机组的运行，引起机组负荷不规则波动，机组功率控制难以稳定，甚至导致蒸汽管道振动、电力系统稳定性下降等。
所以需在机组实际运行中，通过对汽轮机调门流量特性进行针对性测试，采集实际运行数据，利用实际数据进行分析计算，优化得出适用于本机组运行的调门流量曲线。优化的流量曲线必须实现机组线性变负荷，不引起机组异常振动等，实现机组的稳定控制。汽轮机调门流量曲线的优化，对汽轮机的负荷稳定和电网的稳定起这重要作用。
现有的方法多数为通过历史数据计算挖掘、现场试凑或仿真计算等，有些受制于历史数据变化参数多、实际运行负荷区间小、仿真无法贴合实际情况等因素，无法实现全行程的流量特性曲线精准优化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法。
本发明实施例解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：在机组正常运行过程中，采用改进的汽轮机高调门流量特性试验方法进行汽轮机在线测试，获得机组有功功率Wi(n)、机前主蒸汽压力PTi(n)、主蒸汽流量QTi(n)、主蒸汽温度Ti(n)、调门指令Di(n)、调门开度Vi(n)、调节级压力PDi(n)。其中n表示每个调门测试的序号，i表示调门的序号，Wi(n)表示第i个调门第n次的功率。
步骤2：将测试的数据采用数据标幺、聚类算法的方法进行数据处理和筛选，使用线性拟合的方法得到单个调门的流量特征曲线；
步骤3：结合所有4个进汽调门的流量特征曲线，通过重叠计算，实现单阀模式和顺序阀模式下汽轮机阀门总指令和各高调门指令的全行程关系。使用分段函数的方法得到实际的单阀流量特征曲线和顺序阀流量特征曲线。
步骤4：根据得到的流量特征曲线，实际机组在线优化并测试验证，得到最终的优化流量特征曲线，实现汽轮机流量特性曲线的优化。
进一步的，步骤1中，改进的汽轮机高调门流量特性试验方法进行汽轮机在线测试，以最常见的4个调门为例，需要测试每个调门的单个调门开度-流量关系测试及流量分配系数测试，包含以下测试：
(1)将机组切换至单阀控制模式，使用阀控手动方式运行，负荷升至70％额定负荷(或50-90％额定负荷点均可)，记录下当前时刻机组的相关参数，标记为初始状态，序号为0，标记为节点1，即机组有功功率W(0)、机前主蒸汽压力PT(0)、主蒸汽流量QT(0)、主蒸汽温度T(0)、调门指令D(0)、调门开度Vi(0)、调节级压力PD(0)。整个过程中，机组锅炉运行需配合将机前主蒸汽压力、主蒸汽温度维持在该时刻的值。
(2)测试一号调门GV1的调门开度-流量关系。通过强制DEH里的GV1阀位指令值，从当前调门指令开始，将调门逐渐开至100％调门全开，然后按照2％的步长逐渐减小GV1调门指令，减小至0％调门全关，标记为节点2；然后按照2％的步长逐渐增大GV1调门指令，增大至100％调门全开；再次按照2％的步长逐渐减小GV1调门指令，减小至初始开度值。测试过程中，不能操作改变其他调门开度，运行人员需要手动调整锅炉出力，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(3)测试二号调门GV2的调门开度-流量关系。通过强制DEH里的GV2阀位指令值，从当前调门指令开始，将调门逐渐开至100％调门全开，然后按照2％的步长逐渐减小GV2调门指令，减小至0％调门全关，标记为节点3；然后按照2％的步长逐渐增大GV2调门指令，增大至100％调门全开；再次按照2％的步长逐渐减小GV2调门指令，减小至初始开度值。测试过程中，不能操作改变其他调门开度，运行人员需要手动调整锅炉出力，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(4)测试三号调门GV3的调门开度-流量关系。通过强制DEH里的GV3阀位指令值，从当前调门指令开始，将调门逐渐开至100％调门全开，然后按照2％的步长逐渐减小GV3调门指令，减小至0％调门全关，标记为节点4；然后按照2％的步长逐渐增大GV3调门指令，增大至100％调门全开；再次按照2％的步长逐渐减小GV3调门指令，减小至初始开度值。测试过程中，不能操作改变其他调门开度，运行人员需要手动调整锅炉出力，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(5)测试四号调门GV4的调门开度-流量关系。通过强制DEH里的GV4阀位指令值，从当前调门指令开始，将调门逐渐开至100％调门全开，然后按照2％的步长逐渐减小GV4调门指令，减小至0％调门全关，标记为节点5；然后按照2％的步长逐渐增大GV4调门指令，增大至100％调门全开；再次按照2％的步长逐渐减小GV4调门指令，减小至初始开度值。测试过程中，不能操作改变其他调门开度，运行人员需要手动调整锅炉出力，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
在此过程中，每个开度目标点参数稳定后，均需要做好各个参数的数据记录：机组有功功率Wi(n)、机前主蒸汽压力PTi(n)、主蒸汽流量QTi(n)、主蒸汽温度Ti(n)、调门指令Di(n)、调门开度Vi(n)、调节级压力PDi(n)。
进一步的，步骤2中的数据处理主要包括如下内容：
(1)将步骤1中记录的数据进行数据滤波处理，结合DCS数据曲线，剔除记录中偏差大的数据，并利用DCS历史数据进行修正，得到可靠的调门特征曲线试验数据。
(2)将得到的数据，根据机组额定功率、额定蒸汽压力等做标幺处理。最终得到的数据为功功率Wi(n)∈[0，100]、主蒸汽流量QTi(n)∈[0，100]、调门指令Di(n)∈[0，100]、调门开度Vi(n)∈[0，100]。
(4)通过线性拟合方法，得到每个调门的流量特征曲线。
(5)通过分析计算得到每个调门的流量分配系数：
根据前面所述试验过程中标记的5个节点，节点0表示4个调门开启的状态，节点1表示1#调门全关、其他调门开启的状态，节点2表示2#调门全关、其他调门开启的状态，节点3表示3#调门全关、其他调门开启的状态，节点4表示4#调门全关、其他调门开启的状态。通过该5个节点的主汽流量，分别为Qt0、Qt1、Qt2、Qt3、Qt4，，根据5个节点的状态，计算各调门流量分配系数：
一号调门分配系数为：
二号调门分配系数为：
三号调门分配系数为：
四号调门分配系数为：
其中k1+k2+k3+k4＝1。
进一步的，步骤3中的机组流量特性曲线拟合主要包括如下计算：
(1)机组单阀流量特性曲线拟合
1)单阀模式下，4个调门同步开启和同步关闭，所以利用4个调门的流量特性曲线，根据分配系数加权平均计算，即：
fd(x)＝k1×f1(x)+k2×f2(x)+k3×f3(x)+k4×f4(x)
其中fd(x)表示单阀的流量特征函数，fi(x)表示各调门的流量特性函数。
2)通过加权平均计算得到的流量特征函数fd(x)，用该函数代替原各个调门的特征曲线，查看各调门指令变化与流量变化的线性关系，根据线性关系，适当修正总的单阀特征函数fd(x)，结合各个调门的重叠度影响，修正函数，并做分段处理，得到最终的流量特征函数。
(2)机组顺序阀特征曲线拟合
1)根据机组的调门开启顺序，进行曲线拟合。假设开启顺序为1#、2#、3#、4#，实际运行中为一号、二号调门同时开启，然后3#调门开启，最后4#调门开启，即按照该顺序进行顺序阀特征曲线拟合。
2)根据一号和二号调门的流量分配系数，两个调门的总流量分配系数为：
k12＝k1+k2
根据分配系数k12，得到顺序阀分段函数fs1(x)，其中x∈[0，k12×100]。
3)根据一号、二号和三号调门的流量分配系数，三个调门的总流量分配系数为：
k30＝k1+k2+k3
根据分配系数k30，得到顺序阀分段函数fs2(x)，其中x∈[k12×100，k30×100]。
4)根据一号、二号、三号和四号调门的流量分配系数，四个调门的总流量分配系数为：
k40＝k1+k2+k3+k3
根据分配系数k40，得到顺序阀分段函数fs3(x)，其中x∈[k30×100，100]。
5)根据上述三个分段函数，叠加计算得到顺序阀总的流量特征函数为：
fs(x)＝fs1(x)+fs2(x)+fs3(x)
6)根据计算得到的顺序阀总的流量特征函数fs(x)，结合各个调门的重叠度影响，修正函数，并做分段处理，得到最终的流量特征函数fs(x)。
进一步的，步骤4中的实际机组在线优化并测试验证，主要包括如下过程：
(1)流量特征曲线函数在线修改
1)将机组切换至单阀控制模式，使用阀控手动方式运行，负荷升至60％额定负荷，根据机组DEH逻辑中的设计，强制所有调门的调门指令，在线修改单阀模式总流量指令与各调门开度指令的曲线函数。
2)在线修改顺序阀模式总流量指令与各调门开度指令的曲线函数。
3)强制一号调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的一号调门开度指令值。
4)强制二号调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的二号调门开度指令值。
5)强制三号调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的三号调门开度指令值。
6)强制四号调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的四号调门开度指令值。
7)检查所有调门运行指令与当前单阀模式总流量指令对应的指令值一致时，释放强制逻辑，恢复正常运行。
6.2单阀流量特征曲线函数侧验证测试
(1)将机组切换至单阀控制模式，使用阀控手动方式运行，负荷维持至60％额定负荷，记录下当前时刻机组的相关参数，即机组有功功率W(0)、机前主蒸汽压力PT(0)、主蒸汽流量QT(0)、主蒸汽温度T(0)、调门指令D(0)、调门开度Vi(0)、调节级压力PD(0)。整个过程中，机组锅炉运行需配合将机前主蒸汽压力、主蒸汽温度维持在该时刻的值。
(2)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长增大指令至80％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(3)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长减小指令至60％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(4)分析所得到的测试数据，根据机组流量变化线性程度，适当修正单阀流量曲线，并按照上述第1)-3)步再次进行验证，若不满足，则再次修正测试，若满足，则单阀流量特征曲线优化结束，得到最终的优化单阀流量特性曲线。
6.3顺序阀流量特征曲线函数侧验证测试
(1)将机组负荷调整至40％额定负荷，切换至顺序阀控制模式，使用阀控手动方式运行，记录下当前时刻机组的相关参数，即机组有功功率W(0)、机前主蒸汽压力PT(0)、主蒸汽流量QT(0)、主蒸汽温度T(0)、调门指令D(0)、调门开度Vi(0)、调节级压力PD(0)。整个过程中，机组锅炉运行需配合将机前主蒸汽压力、主蒸汽温度维持在该时刻的值。
(2)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长增大指令至80％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(3)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长减小指令至40％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(4)分析所得到的测试数据，根据机组流量变化线性程度，适当修正顺序阀流量曲线，并按照上述第1)-3)步再次进行验证，若不满足，则再次修正测试，若满足，则单阀流量特征曲线优化结束，得到最终的优化顺序阀流量特性曲线。
优化结束。
本发明与现有技术相比，具有以下一条或多条优点或效果：结构简单，设计合理；本发明能够在线进行全行程(0-100％指令范围)内的流量特征测试，不需要机组停运的情况下得到每个调门的流量特征，为总流量特征曲线的拟合提供了准确的依据；通过在线测试数据，离线分析拟合，在线修改验证测试，无论是单阀模式还是顺序阀模式，均能够得到精准的曲线函数，实现在线的整定修改，大大的提高了发电机组运行的稳定性，提高了机组发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为汽轮机蒸汽通路简化原理图。
图2为汽轮机流量曲线优化流程图。
图3为汽轮机单个调门的测试和设计流量特性曲线。
图4为汽轮机4个调门的流量特性曲线。
图5为汽轮机单阀优化后的流量特性曲线。
图6为汽轮机顺序阀无重叠度的流量特性曲线。
图7为汽轮机顺序阀优化后的流量特性曲线。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例一：
基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：在机组正常运行过程中，采用改进的汽轮机高调门流量特性试验方法进行汽轮机在线测试，获得机组有功功率Wi(n)、机前主蒸汽压力PTi(n)、主蒸汽流量QTi(n)、主蒸汽温度Ti(n)、调门指令Di(n)、调门开度Vi(n)、调节级压力PDi(n)。其中n表示每个调门测试的序号，i表示调门的序号，Wi(n)表示第i个调门第n次的功率。
步骤2：将测试的数据采用数据标幺、聚类算法的方法进行数据处理和筛选，使用线性拟合的方法得到单个调门的流量特征曲线；
步骤3：结合所有4个进汽调门的流量特征曲线，通过重叠计算，实现单阀模式和顺序阀模式下汽轮机阀门总指令和各高调门指令的全行程关系。使用分段函数的方法得到实际的单阀流量特征曲线和顺序阀流量特征曲线。
步骤4：根据得到的流量特征曲线，实际机组在线优化并测试验证，得到最终的优化流量特征曲线，实现汽轮机流量特性曲线的优化。
试验的步骤流程如图2所示。
1、每个调门的单个调门开度-流量关系测试及流量分配系数测试
(1)将机组切换至单阀控制模式，使用阀控手动方式运行，负荷升至70％额定负荷，记录下当前时刻机组的相关参数，标记为初始状态，序号为0，标记为节点1，即机组有功功率W(0)、机前主蒸汽压力PT(0)、主蒸汽流量QT(0)、主蒸汽温度T(0)、调门指令D(0)、调门开度Vi(0)、调节级压力PD(0)。整个过程中，机组锅炉运行需配合将机前主蒸汽压力、主蒸汽温度维持在该时刻的值。
(2)在DEH系统中强制将一号高调门GV1逐渐全开至100％全开，运行人员调整主汽压力和主汽温度，稳定在初始值。
(3)通过DEH系统中强制一号高调门GV1指令，按照2％的步长逐渐减小GV1调门指令，减小至0％调门全关，标记为节点2，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(4)通过DEH系统中强制一号高调门GV1指令，按照2％的步长逐渐增大GV1调门指令，增大至100％调门全开，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(5)通过DEH系统中强制一号高调门GV1指令，按照2％的步长逐渐减小GV1调门指令，调整至初始值，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(6)一号调门GV1测试完成后，按照同样的方法依次完成其他调门(二号、三号、四号调门)GV2、GV3、GV4的测试试验，获得试验数据，并获得标记节点3、4、5的数据。
(7)测试过程中，不能操作改变其他调门开度，运行人员需要手动调整锅炉出力，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
2、数据处理及单调门流量特性曲线拟合。
(1)将步骤1中记录的数据进行数据滤波处理，结合DCS数据曲线，剔除记录中偏差大的数据，并利用DCS历史数据进行修正，得到可靠的调门特征曲线试验数据。
(2)K-Means聚类算法以欧氏距离为判据，将距离相近的数据归为一类的聚类分析算法。为加快特性函数辨识速度及提高辨识精度，应用K-Means聚类算法时，根据各数据实际工况设定好数据集合数和各数据集初始中心点，具体过程如下：
1)设定各特性函数数据集合数及阈值；
2)设定特定工况数据作为各数据集合的初始中心，将所有数据归在距离最近的集合；
3)所有数据归好集合后，采用均值法重新计算中心点；
4)如果新中心点与原来中心点间的距离小于阈值，则聚类完成，否则重复上述2)、3)，直到满足为止。
(3)将得到的数据，根据机组额定功率、额定蒸汽压力等做标幺处理。最终得到的数据为功功率Wi(n)∈[0，100]、主蒸汽流量QTi(n)∈[0，100]、调门指令Di(n)∈[0，100]、调门开度Vi(n)∈[0，100]。
(4)通过线性拟合方法，得到每个调门的流量特征曲线，如图3和图4所示。
(5)通过分析计算得到每个调门的流量分配系数：
根据前面所述试验过程中标记的5个节点，节点0表示4个调门开启的状态，节点1表示1#调门全关、其他调门开启的状态，节点2表示2#调门全关、其他调门开启的状态，节点3表示3#调门全关、其他调门开启的状态，节点4表示4#调门全关、其他调门开启的状态。通过该5个节点的主汽流量，分别为Qt0、Qt1、Qt2、Qt3、Qt4，，根据5个节点的状态，计算各调门流量分配系数：
一号调门分配系数为：
二号调门分配系数为：
三号调门分配系数为：
四号调门分配系数为：
其中k1+k2+k3+k4＝1。
通过上述计算方式得到每个高调门的实际流量分配系数。
3、单阀流量特征曲线和顺序阀流量特征曲线拟合
3.1机组单阀流量特性曲线拟合
(1)单阀模式下，4个调门同步开启和同步关闭，所以利用4个调门的流量特性曲线，根据分配系数加权平均计算，即：
fd(x)＝k1×f1(x)+k2×f2(x)+k3×f3(x)+k4×f4(x)
其中fd(x)表示单阀的流量特征函数，fi(x)表示各调门的流量特性函数。
(2)通过加权平均计算得到的流量特征函数fd(x)，用该函数代替原各个调门的特征曲线，查看各调门指令变化与流量变化的线性关系，根据线性关系，适当修正总的单阀特征函数fd(x)，结合各个调门的重叠度影响，修正函数，并做分段处理，得到最终的流量特征函数，如图5所示。
3.2机组顺序阀特征曲线拟合
(1)根据机组的调门开启顺序，进行曲线拟合。假设开启顺序为1#、2#、3#、4#，实际运行中为一号、二号调门同时开启，然后3#调门开启，最后4#调门开启，即按照该顺序进行顺序阀特征曲线拟合。
(2)根据一号和二号调门的流量分配系数，两个调门的总流量分配系数为：
k12＝k1+k2
根据分配系数k12，得到顺序阀分段函数fs1(x)，其中x∈[0，k12×100]。
(3)根据一号、二号和三号调门的流量分配系数，三个调门的总流量分配系数为：
k30＝k1+k2+k3
根据分配系数k30，得到顺序阀分段函数fs2(x)，其中x∈[k12×100，k30×100]。
(4)根据一号、二号、三号和四号调门的流量分配系数，四个调门的总流量分配系数为：
k40＝k1+k2+k3+k3
根据分配系数k40，得到顺序阀分段函数fs3(x)，其中x∈[k30×100，100]。
(5)根据上述三个分段函数，叠加计算得到顺序阀总的流量特征函数为：
fs(x)＝fs1(x)+fs2(x)+fs3(x)
通过上述三个步骤，拟合到的为初始的顺序阀流量特征曲线，如图6所示。
(6)根据计算得到的顺序阀总的流量特征函数fs(x)，结合各个调门的重叠度影响，修正函数，并做分段处理，得到最终的流量特征函数fs(x)，如图7所示。
4、机组实际流量曲线验证测试
4.1流量特征曲线函数在线修改
(1)将机组切换至单阀控制模式，使用阀控手动方式运行，负荷升至60％额定负荷，根据机组DEH逻辑中的设计，强制所有调门的调门指令，在线修改单阀模式总流量指令与各调门开度指令的曲线函数。
(2)在线修改顺序阀模式总流量指令与各调门开度指令的曲线函数。
(3)强制1#调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的1#调门开度指令值。
(4)强制2#调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的2#调门开度指令值。
(5)强制3#调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的3#调门开度指令值。
(6)强制4#调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的4#调门开度指令值。
(7)检查所有调门运行指令与当前单阀模式总流量指令对应的指令值一致时，释放强制逻辑，恢复正常运行。
4.2单阀流量特征曲线函数侧验证测试
(1)将机组切换至单阀控制模式，使用阀控手动方式运行，负荷维持至60％额定负荷，记录下当前时刻机组的相关参数，即机组有功功率W(0)、机前主蒸汽压力PT(0)、主蒸汽流量QT(0)、主蒸汽温度T(0)、调门指令D(0)、调门开度Vi(0)、调节级压力PD(0)。整个过程中，机组锅炉运行需配合将机前主蒸汽压力、主蒸汽温度维持在该时刻的值。
(2)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长增大指令至80％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(3)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长减小指令至60％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(4)分析所得到的测试数据，根据机组流量变化线性程度，适当修正单阀流量曲线，并按照上述第1)-3)步再次进行验证，若不满足，则再次修正测试，若满足，则单阀流量特征曲线优化结束，得到最终的优化单阀流量特性曲线。
4.3顺序阀流量特征曲线函数侧验证测试
(1)将机组负荷调整至40％额定负荷，切换至顺序阀控制模式，使用阀控手动方式运行，记录下当前时刻机组的相关参数，即机组有功功率W(0)、机前主蒸汽压力PT(0)、主蒸汽流量QT(0)、主蒸汽温度T(0)、调门指令D(0)、调门开度Vi(0)、调节级压力PD(0)。整个过程中，机组锅炉运行需配合将机前主蒸汽压力、主蒸汽温度维持在该时刻的值。
(2)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长增大指令至80％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(3)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长减小指令至40％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(4)分析所得到的测试数据，根据机组流量变化线性程度，适当修正顺序阀流量曲线，并按照上述第1)-3)步再次进行验证，若不满足，则再次修正测试，若满足，则单阀流量特征曲线优化结束，得到最终的优化顺序阀流量特性曲线。
优化结束。
本发明的优化效果：
通过上述过程优化，实现了在机组运行过程中的在线测试、离线计算拟合、在线验证等过程，并最终得到了符合现场实际运行的流量特征函数曲线。优化后的曲线消除了原曲线中多处拐点和调节死区问题，使得总阀门流量指令在全行程内与实际流量负荷线性对应，实现机组调整的连续性和准确性，提高了机组的稳定性，利于机组的一次调频和AGC功能的实现，提高了电网系统的稳定性。
现有的流量曲线分析方法多数为通过历史数据计算挖掘、现场试凑或仿真计算等，有些受制于历史数据变化参数多、实际运行负荷区间小、仿真无法贴合实际情况等因素，无法实现全行程的流量特性曲线精准优化。
本发明的优势在于能够在线进行全行程(0-100％指令范围)内的流量特征测试，不需要机组停运的情况下得到每个调门的流量特征，为总流量特征曲线的拟合提供了准确的依据。通过在线测试数据，离线分析拟合，在线修改验证测试，无论是单阀模式还是顺序阀模式，均能够得到精准的曲线函数，实现在线的整定修改，大大的提高了发电机组运行的稳定性，提高了机组发电效率。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：在汽轮机机组正常运行过程中进行在线测试，获得机组有功功率Wi(n)、机前主蒸汽压力PTi(n)、主蒸汽流量QTi(n)、主蒸汽温度Ti(n)、调门指令Di(n)、调门开度Vi(n)及调节级压力PDi(n)，其中n表示每个调门测试的序号，i表示调门的序号，Wi(n)表示第i个调门第n次的功率；
步骤2：将测试的数据进行处理和筛选，使用线性拟合的方法得到单个调门的流量特征曲线；
步骤3：结合多个进汽调门的流量特征曲线，通过重叠计算，实现单阀模式和顺序阀模式下汽轮机阀门总指令和各高调门指令的全行程关系，使用分段函数的方法得到实际的单阀流量特征曲线和顺序阀流量特征曲线；
步骤4：根据得到的流量特征曲线，实际机组在线优化并测试验证，得到最终的优化流量特征曲线，实现汽轮机流量特性曲线的优化。
2.根据权利要求1所述的基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，其特征在于：步骤1中，所述调门数量为4组，测试每个调门的单个调门开度-流量关系测试及流量分配系数测试。
3.根据权利要求2所述的基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，其特征在于：包含以下测试：
将机组切换至单阀控制模式，使用阀控手动方式运行，负荷升至70％额定负荷，记录下当前时刻机组的相关参数，标记为初始状态，序号为0，标记为节点1，即机组有功功率W(0)、机前主蒸汽压力PT(0)、主蒸汽流量QT(0)、主蒸汽温度T(0)、调门指令D(0)、调门开度Vi(0)、调节级压力PD(0)，整个过程中，机组锅炉运行需配合将机前主蒸汽压力、主蒸汽温度维持在该时刻的值；
分别测试一号调门、二号调门、三号调门及四号调门的调门GV1、调门GV2、调门GV3和调门GV4的调门开度-流量关系，通过强制DEH里的GV1、GV2、GV3、GV4阀位指令值，从当前调门指令开始，将调门逐渐开至100％调门全开，然后按照2％的步长逐渐减小GV1、GV2、GV3或GV4调门指令，减小至0％调门全关，标记节点；然后按照2％的步长逐渐增大GV1、GV2、GV3或GV4调门指令，增大至100％调门全开；再次按照2％的步长逐渐减小GV1、GV2、GV3或GV4调门指令，减小至初始开度值；
在此过程中，每个开度目标点参数稳定后，均需要做好各个参数的数据记录：机组有功功率Wi(n)、机前主蒸汽压力PTi(n)、主蒸汽流量QTi(n)、主蒸汽温度Ti(n)、调门指令Di(n)、调门开度Vi(n)、调节级压力PDi(n)。
4.根据权利要求3所述的基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，其特征在于：步骤2中的数据处理包括如下内容：
将步骤1中记录的数据进行数据滤波处理，结合DCS数据曲线，剔除记录中偏差大的数据，并利用DCS历史数据进行修正，得到可靠的调门特征曲线试验数据；
将得到的数据，根据机组额定功率、额定蒸汽压力等做标幺处理，最终得到的数据为功功率Wi(n)∈[0，100]、主蒸汽流量QTi(n)∈[0，100]、调门指令Di(n)∈[0，100]、调门开度Vi(n)∈[0，100]；
通过线性拟合方法，得到每个调门的流量特征曲线；
通过分析计算得到每个调门的流量分配系数。
5.根据权利要求4所述的基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，其特征在于：每个调门的流量分配系数：
根据标记的5个节点，节点0表示4个调门开启的状态，节点1表示一号调门全关、其他调门开启的状态，节点2表示二号调门全关、其他调门开启的状态，节点3表示三号调门全关、其他调门开启的状态，节点4表示四号调门全关、其他调门开启的状态，通过该5个节点的主汽流量分别为Qt0、Qt1、Qt2、Qt3、Qt4，，根据5个节点的状态，计算各调门流量分配系数：
一号调门分配系数为：
二号调门分配系数为：
三号调门分配系数为：
四号调门分配系数为：
其中k1+k2+k3+k4＝1。
6.根据权利要求1所述的基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，其特征在于：步骤3中的机组流量特性曲线拟合包括如下内容：
机组单阀流量特性曲线拟合：
机组顺序阀特征曲线拟合。
7.根据权利要求6所述的基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，其特征在于：机组单阀流量特性曲线拟合包括以下步骤：
1)单阀模式下，4个调门同步开启和同步关闭，利用4个调门的流量特性曲线，根据分配系数加权平均计算，即：
fd(x)＝k1×f1(x)+k2×f2(x)+k3×f3(x)+k4×f4(x)
其中fd(x)表示单阀的流量特征函数，fi(x)表示各调门的流量特性函数；
2)通过加权平均计算得到的流量特征函数fd(x)，用该函数代替原各个调门的特征曲线，查看各调门指令变化与流量变化的线性关系，根据线性关系，适当修正总的单阀特征函数fd(x)，结合各个调门的重叠度影响，修正函数，并做分段处理，得到最终的流量特征函数。
8.根据权利要求6所述的基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，其特征在于：机组顺序阀特征曲线拟合包括以下步骤：
1)根据机组的调门开启顺序，进行曲线拟合；
2)根据一号和二号调门的流量分配系数，两个调门的总流量分配系数为：
k12＝k1+k2
根据分配系数k12，得到顺序阀分段函数fs1(x)，其中x∈[0，k12×100]。
3)根据一号、二号和三号调门的流量分配系数，三个调门的总流量分配系数为：
k30＝k1+k2+k3
根据分配系数k30，得到顺序阀分段函数fs2(x)，其中x∈[k12×100，k30×100]。
4)根据一号、二号、三号和四号调门的流量分配系数，四个调门的总流量分配系数为：
k40＝k1+k2+k3+k3
根据分配系数k40，得到顺序阀分段函数fs3(x)，其中x∈[k30×100，100]。
5)根据上述三个分段函数，叠加计算得到顺序阀总的流量特征函数为：
fs(x)＝fs1(x)+fs2(x)+fs3(x)
6)根据计算得到的顺序阀总的流量特征函数fs(x)，结合各个调门的重叠度影响，修正函数，并做分段处理，得到最终的流量特征函数fs(x)。
9.根据权利要求1所述的基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，其特征在于：步骤4中的实际机组在线优化并测试验证包括如下内容：
流量特征曲线函数在线修改；
单阀流量特征曲线函数侧验证测试；
顺序阀流量特征曲线函数侧验证测试。
10.根据权利要求9所述的基于全行程在线测试的汽轮机流量特性曲线优化方法，其特征在于：
流量特征曲线函数在线修改包括以下步骤:
(1)将机组切换至单阀控制模式，使用阀控手动方式运行，负荷升至60％额定负荷，根据机组DEH逻辑中的设计，强制所有调门的调门指令，在线修改单阀模式总流量指令与各调门开度指令的曲线函数；
(2)在线修改顺序阀模式总流量指令与各调门开度指令的曲线函数；
(3)强制一号调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的一号调门开度指令值；
(4)强制二号调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的二号调门开度指令值；
(5)强制三号调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的三号调门开度指令值；
(6)强制四号调门当前的指令值，按照2％的步长，将实际调门开度指令值调整到总流量指令对应的四号调门开度指令值；
(7)检查所有调门运行指令与当前单阀模式总流量指令对应的指令值一致时，释放强制逻辑，恢复正常运行；
单阀流量特征曲线函数侧验证测试包括以下步骤：
(1)将机组切换至单阀控制模式，使用阀控手动方式运行，负荷维持至60％额定负荷，记录下当前时刻机组的相关参数，即机组有功功率W(0)、机前主蒸汽压力PT(0)、主蒸汽流量QT(0)、主蒸汽温度T(0)、调门指令D(0)、调门开度Vi(0)、调节级压力PD(0)；
(2)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长增大指令至80％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试；
(3)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长减小指令至60％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试；
(4)分析所得到的测试数据，根据机组流量变化线性程度，适当修正单阀流量曲线，并按照上述第1)-3)步再次进行验证，若不满足，则再次修正测试，若满足，则单阀流量特征曲线优化结束，得到最终的优化单阀流量特性曲线；
顺序阀流量特征曲线函数侧验证测试包括以下步骤：
(1)将机组负荷调整至40％额定负荷，切换至顺序阀控制模式，使用阀控手动方式运行，记录下当前时刻机组的相关参数，即机组有功功率W(0)、机前主蒸汽压力PT(0)、主蒸汽流量QT(0)、主蒸汽温度T(0)、调门指令D(0)、调门开度Vi(0)、调节级压力PD(0)；
(2)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长增大指令至80％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试。
(3)通过DEH运行画面，调整单阀流量总指令目标值，按照1％的步长减小指令至40％，测试过程中，每个目标点待机前主蒸汽压力、主蒸汽温度参数稳定至初始时刻值后，再进行下一个目标点测试；
(4)分析所得到的测试数据，根据机组流量变化线性程度，适当修正顺序阀流量曲线，并按照上述第1)-3)步再次进行验证，若不满足，则再次修正测试，若满足，则单阀流量特征曲线优化结束，得到最终的优化顺序阀流量特性曲线。
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