CN212898635U - 一种火电机组动态精细化复合参数滑压优化及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种火电机组动态精细化复合参数滑压优化及控制系统，本实用新型通过对火电机组中进行多方位的数据采集，并将数据进行寻优优化，通过可编程控制器PLC单元对目机组进行动态精细化滑压运行调整及控制，使本实用新型适用于火电机组动态精细化滑压多参数优化及控制，可以动态响应寻优，机组负荷、主再蒸汽温度、凝汽器真空、回热系统抽汽量、供热机组供热量、过热蒸汽减温水量及再热蒸汽减温水量等多物理参数运行边界变化时，汽轮机滑压运行模式下的最优主蒸汽压力，可以极大程度提升火电机组部分负荷工况下的运行经济性。
Description
技术领域
本实用新型属于汽轮机发电领域，具体涉及一种火电机组动态精细化复合参数滑压优化及控制系统
背景技术
目前受电力调峰等因素的影响，火电利用小时数逐年降低，部分负荷运行时间普遍增长，机组效率大大降低。提升机组在部分负荷阶段的运行经济性已成为一个亟待解决的问题。目前，常规火电机组实际生产过程中根据负荷率的不同将通常采用定-滑-定的运行模式，当机组负荷率高于90％以上时额定压力运行，当机组负荷率处于30％-90％区间时滑压运行，当机组负荷率低于30％时继续转为定压力运行。火电机组通过滑压运行的方式可提升部分负荷区间的运行经济性。
而现有机组采用的滑压过程曲线多来源于汽轮机制造厂家提供的初始设计线及优化衍生线，该过程曲线仅是通过负荷指令来控制滑压运行时的主蒸汽压力值。即分布式控制系统基于电动率-压力的单一变量关系来设定线性函数来控制机组滑压运行的模式。当电动率确定时，机组滑压运行压力也是唯一确定的。但已有的研究表明，相同的电功率工况下，主再蒸汽温度、凝汽器真空、回热系统抽汽量、供热机组供热量、过热蒸汽减温水量及再热蒸汽减温水量等热力循环及热机本体运行边界因素变化时，汽轮机循环效率与相对内效率均会随之发生改变。为保障机组的运行经济性，此时滑压运行压力需重新调整，平衡热循环效率与本体相对内效率的耦合关系，以满足机组绝对效率最优的技术要求。考虑到原有滑压控制方式下，滑压压力不能随机组多物理参数运行边界的变化动态同步调整，这将造成机组滑压运行点偏离最佳效率位置，最终导致机组运行经济性受到不利影响。
因此，开发智能化的动态精细化滑压多参数优化及控制系统，达到多物理参数运行边界变化时动态响应寻优滑压压力的技术目标，对促进火电机组部分负荷工况下的运行经济性具有重大意义。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种火电机组动态精细化复合参数滑压优化及控制系统，能够解决汽轮机部分负荷运行条件下多物理参数运行边界变化时，动态响应寻优滑压压力的问题。
为了达到上述目的，本实用新型包括蒸汽特征参数采集计算单元、真空特征参数采集计算单元、蒸汽减温水特征参数采集计算单元、回热系统特征参数采集计算单元和供热机组供热特征参数采集计算单元，蒸汽特征参数采集计算单元、真空特征参数采集计算单元、蒸汽减温水特征参数采集计算单元、回热系统特征参数采集计算单元和供热机组供热特征参数采集计算单元均连接动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元，动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元连接智能算法优化单元，智能算法优化单元连接可编程控制器PLC单元，蒸汽特征参数采集计算单元、真空特征参数采集计算单元、蒸汽减温水特征参数采集计算单元、回热系统特征参数采集计算单元和供热机组供热特征参数采集计算单元相互连接实现数据互通，可编程控制器PLC单元连接机组分布式控制DCS系统相连接；
动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元用于将接收到的数据根据预设的寻优模型进行比对选取，选取出目标机组不同边界下的离散滑压运行基准数据矩阵，并发送至智能算法优化单元；
智能算法优化单元用于根据接收到的动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元的数据，生成目标机组多物理参数非线性的滑压管理函数，并发送至可编程控制器PLC单元；
可编程控制器PLC单元用于根据滑压管理函数，通过控制机组分布式控制DCS系统实现对目标机组进行动态精细化滑压运行调整及控制。
蒸汽特征参数采集计算单元用于采集汽轮机侧主蒸汽及再热蒸汽的温度数据，并计算蒸汽干度，将蒸汽干度发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元。
真空特征参数采集计算单元用于采集机组凝汽器真空压力数据，并将真空压力数据发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元。
蒸汽减温水特征参数采集计算单元用于采集机组一、二级A/B侧过热蒸汽减温水量与A/B 侧再热蒸汽减温水量，并计算减温水总量，并将减温水总量发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元。
回热系统特征参数采集计算单元用于采集回热系统的凝结水流量、给水流量、回热加热器中汽侧抽汽压力及温度、疏水温度，水侧进出口温度及压力，并估算回热系统的抽汽流量，并将抽汽流量发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元。
供热机组供热特征参数采集计算单元用于采集供热蒸汽压力、温度及流量，并发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元。
寻优模型为内置有135MW、200MW、300MW、600MW和1000MW级机组包含电功率、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、凝汽器真空、回热系统抽汽量、供热机组供热量、过热蒸汽减温水量、再热蒸汽减温水量在内的多物理量动态精细化滑压多参数基础数据模型库。
与现有技术相比，本实用新型通过对火电机组中进行多方位的数据采集，并将数据进行寻优优化，通过可编程控制器PLC单元对目机组进行动态精细化滑压运行调整及控制，使本实用新型适用于火电机组动态精细化滑压多参数优化及控制，可以动态响应寻优，机组负荷、主再蒸汽温度、凝汽器真空、回热系统抽汽量、供热机组供热量、过热蒸汽减温水量及再热蒸汽减温水量等多物理参数运行边界变化时，汽轮机滑压运行模式下的最优主蒸汽压力，可以极大程度提升火电机组部分负荷工况下的运行经济性。
附图说明
图1为本实用新型的逻辑框图。
其中，1、蒸汽特征参数采集计算单元，2、真空特征参数采集计算单元，3、蒸汽减温水特征参数采集计算单元，4、回热系统特征参数采集计算单元，5、供热机组供热特征参数采集计算单元，6、动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元，7、智能算法优化单元，8、可编程控制器PLC单元，9、机组分布式控制DCS系统。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
参见图1，本实用新型包括蒸汽特征参数采集计算单元1、真空特征参数采集计算单元2、蒸汽减温水特征参数采集计算单元3、回热系统特征参数采集计算单元4和供热机组供热特征参数采集计算单元5，蒸汽特征参数采集计算单元、真空特征参数采集计算单元2、蒸汽减温水特征参数采集计算单元3、回热系统特征参数采集计算单元4和供热机组供热特征参数采集计算单元5均连接动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6，动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6连接智能算法优化单元7，智能算法优化单元7连接可编程控制器PLC单元8，蒸汽特征参数采集计算单元1、真空特征参数采集计算单元2、蒸汽减温水特征参数采集计算单元3、回热系统特征参数采集计算单元4和供热机组供热特征参数采集计算单元5相互连接实现数据互通，可编程控制器PLC单元8连接机组分布式控制DCS系统9相连接；
动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6用于将接收到的数据根据预设的寻优模型进行比对选取，选取出目标机组不同边界下的离散滑压运行基准数据矩阵，并发送至智能算法优化单元7；
智能算法优化单元7用于根据接收到的动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6的数据，生成目标机组多物理参数非线性的滑压管理函数，并发送至可编程控制器PLC单元8；
可编程控制器PLC单元8用于根据滑压管理函数，通过控制机组分布式控制DCS系统9 实现对目标机组进行动态精细化滑压运行调整及控制。
蒸汽特征参数采集计算单元1用于采集汽轮机侧主蒸汽及再热蒸汽的温度数据，并计算蒸汽干度，将蒸汽干度发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6。
真空特征参数采集计算单元2用于采集机组凝汽器真空压力数据，并将真空压力数据发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6。
蒸汽减温水特征参数采集计算单元3用于采集机组一、二级A/B侧过热蒸汽减温水量与 A/B侧再热蒸汽减温水量，并计算减温水总量，并将减温水总量发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6。
回热系统特征参数采集计算单元4用于采集回热系统的凝结水流量、给水流量、回热加热器中汽侧抽汽压力及温度、疏水温度，水侧进出口温度及压力，并估算回热系统的抽汽流量，并将抽汽流量发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6。
供热机组供热特征参数采集计算单元5用于采集供热蒸汽压力、温度及流量，并发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6。
寻优模型为内置有135MW、200MW、300MW、600MW和1000MW级机组包含电功率、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、凝汽器真空、回热系统抽汽量、供热机组供热量、过热蒸汽减温水量、再热蒸汽减温水量在内的多物理量动态精细化滑压多参数基础数据模型库。
基础数据模型库是通过用户自定义的汽轮机多系统全工况多维模型的变工况计算结果及机组实际滑压优化试验结果综合获取。
智能算法优化单元7集成有麦考特算法、遗传算法、简面体爬山算法、准牛顿优化算法、差分进化算法、最大继承算法、模拟退火算法、粒子群算法、共轭梯度算法等多种数据优化算法。智能算法优化单元7获取动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6所传递的数据，通过智能优化算法，进行多维度多目标数据挖掘，获取涵盖有多物理参数非线性的滑压管理函数，并将数据传递至可编程控制器PLC单元8。
可编程控制器PLC单元8集成有中央处理器、存储器、输入输出接口、通信接口及电源。与机组分布式控制DCS系统9相连接。可编程控制器PLC单元8获取智能算法优化单元7所传递的滑压管理函数后连接机组分布式控制DCS系统9进行管理控制。
本实用新型中，蒸汽特征参数采集计算单元1、真空特征参数采集计算单元2、蒸汽减温水特征参数采集计算单元3、回热系统特征参数采集计算单元4、供热机组供热特征参数采集计算单元5、动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6、智能算法优化单元7、可编程控制器PLC单元8和机组分布式控制DCS系统9均为现有装置。
本实用新型通过蒸汽特征参数采集计算单元1、真空特征参数采集计算单元2、蒸汽减温水特征参数参数采集计算单元、回热系统特征参数参数采集计算单元、供热机组供热参数参数采集计算单元进行机组运行原始数据汇集，数据互通后接入动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元6进行模型比对选取，接着在智能算法优化单元7生成目标机组多物理参数非线性的滑压管理函数，最后通过可编程控制器PLC单元8对目机组进行动态精细化滑压运行调整及控制。
本实用新型中蒸汽特征参数采集计算单元1品牌为新华、和利时或智深，型号为TiSNet- P600+、MACS-S及EDPF-NT。
真空特征参数采集计算单元2品牌为新华、和利时或智深，型号为TiSNet-P600+、MACS-S及EDPF-NT。
蒸汽减温水特征参数采集计算单元3品牌为新华、和利时或智深，型号为TiSNet-P600+、MACS-S及EDPF-NT。
回热系统特征参数采集计算单元4品牌为新华、和利时或智深，型号为TiSNet-P600+、 MACS-S及EDPF-NT。
供热机组供热特征参数采集计算单元5品牌为新华、和利时或智深，型号为TiSNet- P600+、MACS-S及EDPF-NT。
寻优模型数据单元品牌为西热，型号为TPRI-1。
智能算法优化单元7品牌为华硕、dell，型号为Y5200、G3PRO，内置ISIGHT优化模块。
可编程控制器PLC单元8品牌为西门子、施耐德、欧姆龙，型号为S7-200、Compact，CPM1A-10CDR-A-V1。
分布式控制DCS系统9品牌为Honeywell、ABB、Emerson，型号为Experion LS、800xA，Analog AI。
本实用新型均采用现有单元进行整合，能够降低本控制系统的改造成本。
Claims (7)
1.一种火电机组动态精细化复合参数滑压优化及控制系统，其特征在于，包括蒸汽特征参数采集计算单元(1)、真空特征参数采集计算单元(2)、蒸汽减温水特征参数采集计算单元(3)、回热系统特征参数采集计算单元(4)和供热机组供热特征参数采集计算单元(5)，蒸汽特征参数采集计算单元、真空特征参数采集计算单元(2)、蒸汽减温水特征参数采集计算单元(3)、回热系统特征参数采集计算单元(4)和供热机组供热特征参数采集计算单元(5)均连接动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元(6)，动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元(6)连接智能算法优化单元(7)，智能算法优化单元(7)连接可编程控制器PLC单元(8)，蒸汽特征参数采集计算单元(1)、真空特征参数采集计算单元(2)、蒸汽减温水特征参数采集计算单元(3)、回热系统特征参数采集计算单元(4)和供热机组供热特征参数采集计算单元(5)相互连接实现数据互通，可编程控制器PLC单元(8)连接机组分布式控制DCS系统(9)相连接；
动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元(6)用于将接收到的数据根据预设的寻优模型进行比对选取，选取出目标机组不同边界下的离散滑压运行基准数据矩阵，并发送至智能算法优化单元(7)；
智能算法优化单元(7)用于根据接收到的动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元(6)的数据，生成目标机组多物理参数非线性的滑压管理函数，并发送至可编程控制器PLC单元(8)；
可编程控制器PLC单元(8)用于根据滑压管理函数，通过控制机组分布式控制DCS系统(9)实现对目标机组进行动态精细化滑压运行调整及控制。
2.根据权利要求1所述的一种火电机组动态精细化复合参数滑压优化及控制系统，其特征在于，蒸汽特征参数采集计算单元(1)用于采集汽轮机侧主蒸汽及再热蒸汽的温度数据，并计算蒸汽干度，将蒸汽干度发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元(6)。
3.根据权利要求1所述的一种火电机组动态精细化复合参数滑压优化及控制系统，其特征在于，真空特征参数采集计算单元(2)用于采集机组凝汽器真空压力数据，并将真空压力数据发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元(6)。
4.根据权利要求1所述的一种火电机组动态精细化复合参数滑压优化及控制系统，其特征在于，蒸汽减温水特征参数采集计算单元(3)用于采集机组一、二级A/B侧过热蒸汽减温水量与A/B侧再热蒸汽减温水量，并计算减温水总量，并将减温水总量发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元(6)。
5.根据权利要求1所述的一种火电机组动态精细化复合参数滑压优化及控制系统，其特征在于，回热系统特征参数采集计算单元(4)用于采集回热系统的凝结水流量、给水流量、回热加热器中汽侧抽汽压力及温度、疏水温度，水侧进出口温度及压力，并估算回热系统的抽汽流量，并将抽汽流量发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元(6)。
6.根据权利要求1所述的一种火电机组动态精细化复合参数滑压优化及控制系统，其特征在于，供热机组供热特征参数采集计算单元(5)用于采集供热蒸汽压力、温度及流量，并发送至动态精细化复合参数滑压寻优模型数据单元(6)。
7.根据权利要求1所述的一种火电机组动态精细化复合参数滑压优化及控制系统，其特征在于，寻优模型数据单元(6)内置有135MW、200MW、300MW、600MW和1000MW级机组包含电功率、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、凝汽器真空、回热系统抽汽量、供热机组供热量、过热蒸汽减温水量、再热蒸汽减温水量在内的多物理量动态精细化滑压多参数基础数据模型库。
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