CN116520695A - 一种汽轮机再热抽汽压力控制方法及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种汽轮机再热抽汽压力的控制方法及其控制系统，包括：获取汽轮机的运行参数的稳态数据。建立多输入单输出模型。根据多输入单输出模型中中排压力和再热抽汽压力之间的关系生成第一关系曲线，基于汽轮机的临界参数并将临界参数的数据输入到多输入单输出模型中生成第二关系曲线，在第一关系曲线与第二关系曲线无冲突时，将第一关系曲线作为中排压力与再热抽汽压力的映射关系曲线。根据映射关系曲线确定出与中排压力目标值对应的再热抽汽压力目标值，根据多输入单输出模型确定出与中排压力目标值对应的连通管调节阀的阀门开度。使汽轮机在不同供热期中，根据供热需求对连通管调节阀的阀门开度进行自动调节，保证汽轮机中压缸安全运行。
Description
技术领域
本申请涉及汽轮机自动控制技术领域，具体而言，涉及一种汽轮机再热抽汽压力控制方法及其控制系统。
背景技术
火电供热机组中包括多种不同抽汽方式的供热抽汽系统，由于地区电网深调任务、供热期热网需求等客观因素的变化，电厂运行人员需要根据供热需求对供热机组进行相应的调整。
中低压连通管抽汽系统为火电供热机组中的一种供热抽汽系统。在中低压连通管抽汽系统中，电厂运行人员根据汽轮机的再热抽汽压力对连通管上的调节阀进行开度调节，以控制经中排气缸输出的中排压力流量。但是电厂运行人员在手动调节时，依据的调整范围均根据个人经验所得，因此，存在调整范围保守，造成供热机组不能满负荷运行、能源浪费等问题。并且存在因人工监盘压力大、调节不准确等问题，影响供热机组安全运行。
综上所述，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种汽轮机再热抽汽压力控制方法及其控制系统，其能够结合供热机组热力特性和抽汽实际需求，提出推荐的再热抽汽压力与中排压力的映射关系曲线，对中排压力控制提出可行性的控制策略优化，提高供热期汽轮机控制的自动化比例，大大提高机组安全运行的可靠性。
第一方面，提供了一种汽轮机再热抽汽压力的控制方法，包括以下步骤：
S1、获取预定时间段内汽轮机的运行参数，所述运行参数至少包括：机组有功功率、主汽压力、高排压力、凝汽器真空、抽汽流量、再热抽汽压力、中排压力值、连通管调节阀的阀门开度，筛选所述运行参数并得到各所述运行参数的稳态数据。
S2、将稳态数据中的机组有功功率、主汽压力、高排压力、凝汽器真空、抽汽流量、再热抽汽压力、中排压力值做为输入值，将连通管调节阀的阀门开度做为输出值，建立多输入单输出模型。
S3、训练所述多输入单输出模型得到消除随机性的多输入单输出模型。
S4、根据训练后的所述多输入单输出模型中中排压力和再热抽汽压力之间的关系生成第一关系曲线，基于汽轮机的临界参数并将所述临界参数的数据输入到所述多输入单输出模型中生成第二关系曲线，判断所述第一关系曲线与所述第二关系曲线是否交叉，在所述第一关系曲线与所述第二关系曲线无冲突时，将所述第一关系曲线作为中排压力与再热抽汽压力的映射关系曲线。
S5、根据所述映射关系曲线确定出与中排压力目标值对应的再热抽汽压力目标值，以及根据所述多输入单输出模型确定出与所述中排压力目标值对应的连通管调节阀的阀门开度。汽轮机控制器通过所述连通管调节阀的阀门开度实现对再热抽气压力目标值的控制。
在一种实施方式中，步骤S5中还包括：获取汽轮机在不同供热期的再热抽汽压力实际值。根据再热抽汽压力实际值与所述再热抽汽压力目标值的比对，对所述中排压力目标值进行修正。
在一种实施方式中，在步骤S4中，还包括：在所述多输入单输出模型中输入中排压力的多个临界条件。
在一种实施方式中，所述临界条件至少包括：中排压力高报警值、中排压力高动作值、中排压力低动作值、中排压力跳机值。
在一种实施方式中，所述第二关系曲线为汽轮机的中排压力低报警曲线。
在一种实施方式中，步骤S3中，采用随机森林回归模型对所述多输入单输出模型进行训练学习。
在一种实施方式中，步骤S3包括以下内容：
S31、将所述稳态数据随机打乱并划分为训练集，验证集，测试集，所述训练集、所述验证集、所述测试集之间的比例为7：2：1。
S32、设置超参数的调参范围。
S33、进行模型训练并寻找运行参数中的最优参数。
在一种实施方式中，在步骤S1中，所述预定时间段大于等于6个月。所述运行参数的采样频率为3-6次/分钟。
在一种实施方式中，所述连通管调节阀为抽汽调节蝶阀。
根据本申请的第二方面，还提供了一种汽轮机再热抽汽压力的控制系统，包括存储器及处理器，所述存储器存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面提供的汽轮机再热抽汽压力的控制方法。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
在本申请的技术方案中，能够使汽轮机在不同供热期中，根据机组负荷变动、供热系统方式变化、事故处理等情况下对连通管调节阀的阀门开度进行自动调节，以维持中排压力在设计允许范围，保证汽轮机中压缸安全运行。采集实时数据，整合历史数据，提出再热抽汽压力控制优化方法。本申请使汽轮机具有自调特性，满足供热系统的经济性、安全性、可靠性。对不同供热期汽轮机的再热压力进行精准调节，避免热电负荷闭环控制相互耦合造成系统震荡发散。实现汽轮机控制系统优化，提高汽轮机组在供热期自动化水平。
附图说明
图1是本发明实施例的汽轮机再热抽汽压力的控制方法的流程图。
图2是本发明实施例的汽轮机再热抽汽压力的控制系统中，执行机构的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1、抽汽调节蝶阀；2、安全阀；3、逆止阀；4、抽汽快关阀；5、抽汽调节阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
根据本申请的第一方面，参见图1，首先提供一种汽轮机再热抽汽压力的控制方法，包括以下步骤：
S1、获取预定时间段内汽轮机的运行参数，运行参数至少包括：机组有功功率、主汽压力、高排压力、凝汽器真空、抽汽流量、再热抽汽压力、中排压力值、连通管调节阀的阀门开度，筛选运行参数并得到各运行参数的稳态数据。
具体的，在SIS系统中采集汽轮机的运行参数的实时数据，数据的时间范围可以为半年或者一年。本实施例中，选取过去12个月内的机组正常运行参数采集积累，采样频率为3-6次/分钟。通过采集汽轮机的运行参数并积累形成数据集，筛选数据集并得到稳态数据。
S2、将稳态数据中的机组有功功率、主汽压力、高排压力、凝汽器真空、抽汽流量、再热抽汽压力、中排压力值做为输入值，将连通管调节阀的阀门开度做为输出值，建立多输入单输出模型。
S3、训练多输入单输出模型得到消除随机性的多输入单输出模型，提高多输入单输出模型的可靠性。
S4、根据训练后的多输入单输出模型中中排压力和再热抽汽压力之间的关系生成第一关系曲线，基于汽轮机的临界参数并将临界参数的数据输入到多输入单输出模型中生成第二关系曲线。其中，汽轮机的临界参数根据汽轮机的临界条件进行确认，汽轮机的临界条件具体是指：汽轮机高排温度/压力、中排温度/压力、低压排汽温度、凝汽器真空等参数不超过设计报警值、跳机保护值。随后，判断第一关系曲线与第二关系曲线是否交叉，在第一关系曲线与第二关系曲线无冲突时，将第一关系曲线作为中排压力与再热抽汽压力的映射关系曲线。第一关系曲线与第二关系曲线的冲突情况至少包括：第一关系曲线与第二关系曲线发生交叉。
需要说明的是，现有技术中，操作人员基于安全性单一方面的考虑，确定中排压力和再热抽汽压力的指导曲线，操作人员可以基于指导曲线手动对连通管调节阀进行调节。本申请得到的第一关系曲线与第二关系曲线之间的距离小于指导曲线与第二关系曲线之间的距离，说明本申请中将第一关系曲线作为中排压力与再热抽汽压力的映射关系曲线，能够增大中排压力的调节范围并进行精准调节。
S5、根据映射关系曲线确定出与中排压力目标值对应的再热抽汽压力目标值，以及根据多输入单输出模型确定出与中排压力目标值对应的连通管调节阀的阀门开度。汽轮机控制器通过连通管调节阀的阀门开度实现对再热抽气压力目标值的控制。
在一种实施方式中，步骤S5中还包括：获取汽轮机在不同供热期的再热抽汽压力实际值。根据再热抽汽压力实际值与再热抽汽压力目标值的比对，对中排压力目标值进行修正。
在一种实施方式中，根据汽轮机中压缸的叶片强度、机组推力等影响机组运行安全的重要参数的计算结果，确定中排压力的多个临界条件。在多输入单输出模型中输入中排压力的多个临界条件。获取汽轮机中排压力的实际值，并将中排压力的实际值输入多输入单输出模型中，多输入单输出模型中将实际值与临界条件进行比对，在中排压力的实际值超出临界条件后，多输入单输出模型输出对应的操控信号至连通管调节阀处控制连通管调节阀的开度，保证汽轮机机组的安全运行的前提下，减少运行人员操作量，提高机组自动化水平。
在一种实施方式中，将多输入单输出模型与机组的运行画面通讯连接，在中排压力的实际值超出临界条件时，运行画面提示报警并给出处理提示。使汽轮机中的中排压力可进行手动控制或者自动控制两种控制方式。保证连通管调节阀在事故情况下能快速全开，保障汽轮机安全。
在一种实施方式中，临界条件至少包括：中排压力高报警值、中排压力高动作值、中排压力低动作值、中排压力跳机值。
在一种实施方式中，第二关系曲线为汽轮机的中排压力低报警曲线。汽轮机在运行时，抽汽投入后，在低负荷下，调整抽汽压力升高会导致中压缸排汽温度升高，影响中压缸的安全运行。
在一种实施方式中，步骤S3中，采用随机森林回归模型对多输入单输出模型进行训练学习。
在一种实施方式中，步骤S3包括以下内容：
S31、将稳态数据随机打乱并划分为训练集，验证集，测试集，训练集、验证集、测试集之间的比例为7：2：1。
S32、设置超参数的调参范围。
S33、进行模型训练并寻找运行参数中的最优参数。
在完成多输入单输出模型的训练后，保持其他输入的运行参数不变，将中排压力目标值输入多输入单输出模型，确定与中排压力目标值对应的再热抽汽压力目标值。
在一种实施方式中，如图2所示，图2中的箭头方向表示介质流向。其中，连通管调节阀为抽汽调节蝶阀1。通过抽汽调节蝶阀1进行调整抽汽量，在抽汽量较大时，保证中压缸的叶片、尤其是中压缸末四级叶片的安全。
在一种实施方式中，本方法还包括：获取汽轮机的低压进汽压力的实际值，在投入抽汽工况下，低压进汽压力的实际值低于设定的最小定值时，多输入单输出模型发出抽汽调节阀不得再开的指令，机组必须加负荷后才可以增加抽汽量，保证低压缸最小冷却流量。
根据本申请的第二方面，还提供了一种汽轮机再热抽汽压力的控制系统，包括存储器及处理器，存储器存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面提供的汽轮机再热抽汽压力的控制方法。
需要说明的是，如图2所示，汽轮机再热抽汽压力的控制系统还包括执行机构，执行机构至少包括：设于连通管上的抽汽调节蝶阀1、设于供热抽汽管道上的安全阀2、逆止阀3、抽汽快关阀4、抽汽调节阀5，保证机组安全运行。
综上所述，在本申请的技术方案中，能够使汽轮机在不同供热期中，根据机组负荷变动、供热系统方式变化、事故处理等情况下对连通管调节阀的阀门开度进行自动调节，以维持中排压力在设计允许范围，保证汽轮机中压缸安全运行。采集实时数据，整合历史数据，提出再热抽汽压力控制优化方法。本申请使汽轮机具有自调特性，满足供热系统的经济性、安全性、可靠性。对不同供热期汽轮机的再热压力进行精准调节，避免热电负荷闭环控制相互耦合造成系统震荡发散。实现汽轮机控制系统优化，提高汽轮机组在供热期自动化水平。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种汽轮机再热抽汽压力的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取预定时间段内汽轮机的运行参数，所述运行参数至少包括：机组有功功率、主汽压力、高排压力、凝汽器真空、抽汽流量、再热抽汽压力、中排压力值、连通管调节阀的阀门开度，筛选所述运行参数并得到各所述运行参数的稳态数据；
S2、将稳态数据中的机组有功功率、主汽压力、高排压力、凝汽器真空、抽汽流量、再热抽汽压力、中排压力值做为输入值，将连通管调节阀的阀门开度做为输出值，建立多输入单输出模型；
S3、训练所述多输入单输出模型得到消除随机性的多输入单输出模型；
S4、根据训练后的所述多输入单输出模型中中排压力和再热抽汽压力之间的关系生成第一关系曲线，基于汽轮机的临界参数并将所述临界参数的数据输入到所述多输入单输出模型中生成第二关系曲线，判断所述第一关系曲线与所述第二关系曲线是否交叉，在所述第一关系曲线与所述第二关系曲线无冲突时，将所述第一关系曲线作为中排压力与再热抽汽压力的映射关系曲线；
S5、根据所述映射关系曲线确定出与中排压力目标值对应的再热抽汽压力目标值，以及根据所述多输入单输出模型确定出与所述中排压力目标值对应的连通管调节阀的阀门开度；汽轮机控制器通过所述连通管调节阀的阀门开度实现对再热抽气压力目标值的控制。
2.根据权利要求1所述的汽轮机再热抽汽压力的控制方法，其特征在于，步骤S5中还包括：获取汽轮机在不同供热期的再热抽汽压力实际值；根据再热抽汽压力实际值与所述再热抽汽压力目标值的比对，对所述中排压力目标值进行修正。
3.根据权利要求1所述的汽轮机再热抽汽压力的控制方法，其特征在于，在步骤S4中，还包括：在所述多输入单输出模型中输入中排压力的多个临界条件。
4.根据权利要求3所述的汽轮机再热抽汽压力的控制方法，其特征在于，所述临界条件至少包括：中排压力高报警值、中排压力高动作值、中排压力低动作值、中排压力跳机值。
5.根据权利要求4所述的汽轮机再热抽汽压力的控制方法，其特征在于，所述第二关系曲线为汽轮机的中排压力低报警曲线。
6.根据权利要求1所述的汽轮机再热抽汽压力的控制方法，其特征在于，步骤S3中，采用随机森林回归模型对所述多输入单输出模型进行训练学习。
7.根据权利要求6所述的汽轮机再热抽汽压力的控制方法，其特征在于，步骤S3包括以下内容：
S31、将所述稳态数据随机打乱并划分为训练集，验证集，测试集，所述训练集、所述验证集、所述测试集之间的比例为7：2：1；
S32、设置超参数的调参范围；
S33、进行模型训练并寻找运行参数中的最优参数。
8.根据权利要求1所述的汽轮机再热抽汽压力的控制方法，其特征在于，在步骤S1中，所述预定时间段大于等于6个月；所述运行参数的采样频率为3-6次/分钟。
9.根据权利要求1所述的汽轮机再热抽汽压力的控制方法，其特征在于，所述连通管调节阀为抽汽调节蝶阀。
10.一种汽轮机再热抽汽压力的控制系统，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1至9中任一项所述的汽轮机再热抽汽压力的控制方法。
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