基于冗余測(cè)量的汽輪機(jī)性能計(jì)算基準(zhǔn)流量數(shù)據(jù)在線檢驗(yàn)方法

郭江龍，李 瓊，姚力強(qiáng)，李曉光

（國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021）

基于冗余測(cè)量的汽輪機(jī)性能計(jì)算基準(zhǔn)流量數(shù)據(jù)在線檢驗(yàn)方法

郭江龍，李 瓊，姚力強(qiáng)，李曉光

（國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021）

由于汽輪機(jī)性能計(jì)算基準(zhǔn)流量一般選擇除氧器入口凝結(jié)水管道或高加組出口給水管道處的流量測(cè)量值，作為模型計(jì)算核心參數(shù)，其對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響是1∶1的，為此文章引入除氧器入口高加組疏水流量冗余測(cè)量信息，建立給水、除氧器入口凝結(jié)水和高加組疏水3個(gè)流量?jī)蓛砷g顯式矩陣計(jì)算模型，提出了汽輪機(jī)性能計(jì)算基準(zhǔn)流量數(shù)據(jù)在線檢驗(yàn)方法，并通過(guò)對(duì)實(shí)際機(jī)組的計(jì)算，證明了該方法的有效性。

冗余測(cè)量；汽輪機(jī)；在線監(jiān)測(cè)；基準(zhǔn)流量

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，大型火力發(fā)電廠普遍建成了以DCS、SIS和MIS等為核心的信息化平臺(tái)。對(duì)實(shí)時(shí)采集的壓力、溫度、功率和流量等測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行判別和校正，從而減少測(cè)量數(shù)據(jù)不確定度，是應(yīng)用高精度數(shù)學(xué)模型在線計(jì)算、分析汽輪機(jī)性能及優(yōu)化的基礎(chǔ)性工作。

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)［1－2］，模型計(jì)算的基準(zhǔn)流量可以選擇除氧器入口凝結(jié)水或高加組出口給水管道處的流量測(cè)量值（簡(jiǎn)稱“凝結(jié)水流量”、“給水流量”）。由于該流量測(cè)量值對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響是1∶1的，且在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下，不具備在線核查安裝在這兩處管道內(nèi)的孔板、噴嘴等流量測(cè)量裝置精度的技術(shù)手段。因此借助現(xiàn)場(chǎng)其他冗余測(cè)量信息，在所測(cè)量的凝結(jié)水流量、給水流量之間選取相對(duì)可信的測(cè)量值，為模型提供可靠的數(shù)據(jù)輸入，具有較高的工程實(shí)用價(jià)值。

1 基準(zhǔn)流量數(shù)據(jù)在線檢驗(yàn)方法

由于測(cè)量對(duì)象的唯一性，凝結(jié)水、給水流量測(cè)量值之間存在必然聯(lián)系。已知任一測(cè)量值，可以推算出另一個(gè)流量的計(jì)算值，若與其測(cè)量值基本一致，則數(shù)據(jù)的可信度均較高，模型計(jì)算時(shí)基準(zhǔn)流量可以選擇任意一個(gè)；若與其測(cè)量值差距較大，則很難證明哪一個(gè)測(cè)量值更為可信，一定程度上影響了試驗(yàn)人員對(duì)機(jī)組性能的客觀評(píng)價(jià)［3］。這時(shí)就需要引入其他冗余流量測(cè)量值，對(duì)這2個(gè)流量測(cè)量值的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)。

文中選擇進(jìn)入除氧器的高加組疏水流量測(cè)量值（以下簡(jiǎn)稱“高加組疏水流量”）作為冗余。該流量數(shù)值較小，約為除氧器入口凝結(jié)水流量的22%左右，管徑較小，并且連接管道較長(zhǎng)，嚴(yán)格符合流量測(cè)量裝置安裝條件的位置較多，流量測(cè)量的穩(wěn)定性較好。

1.1 矩陣校驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

為便于說(shuō)明，以“三高＋除氧器”典型高壓加熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為例，根據(jù)1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)高壓加熱器和4號(hào)除氧器的能量平衡關(guān)系，列寫方程：

對(duì)上述方程進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，并采用矩陣表達(dá)形式，可以得到給水、凝結(jié)水和高加組疏水流量間顯式矩陣計(jì)算模型［4－5］，如式（1）、（2）和（3）所示。

式中：Dgs、Dnjs和Dss分別為給水、凝結(jié)水和高加組疏水流量，t／h；qi、γi和τi分別為1kg蒸汽、疏水和給水在第i個(gè)加熱器的放熱量，kJ／kg；βi為進(jìn)入第i個(gè)加熱器的疏水與抽汽焓差；Di為第i個(gè)加熱器的抽汽量，t／h。

1.2 校驗(yàn)算法

用上角標(biāo)“′”表示相應(yīng)流量的計(jì)算值，不帶“′”的為相應(yīng)流量的測(cè)量值，并定義Djz為基準(zhǔn)流量。主要計(jì)算步驟如下。

a.給定各流量測(cè)量值，Dgs、Dnjs和Dss。

b.根據(jù)式（1）所示的矩陣模型檢驗(yàn)Dgs、Dnjs準(zhǔn)確性。已知凝結(jié)水流量測(cè)量值Dnjs，得到給水流量計(jì)算值D′gs；比較給水流量計(jì)算值和測(cè)量值誤差，若差距不大，則基準(zhǔn)流量采用凝結(jié)水或給水流量中任意一個(gè)均可；否則進(jìn)一步借助高加組疏水冗余流量測(cè)量信息繼續(xù)判斷。

c.已知高加組疏水流量測(cè)量值Dss，分別根據(jù)式（2）、（3）所示的矩陣模型獲得凝結(jié)水流量、給水流量計(jì)算值和，并對(duì)比各自與測(cè)量值的 誤 差，記 為：

d.若ε1≤ε2，則選取凝結(jié)水流量為基準(zhǔn)流量；否則選取給水流量。

計(jì)算流程框圖如圖1所示。

圖1 計(jì)算流程

2 應(yīng)用實(shí)例

以某亞臨界600MW機(jī)組試驗(yàn)工況為例，凝結(jié)水流量Dnjs、給水流量Dgs和高加組疏水流量Dss測(cè)量值分別為1 460.65t／h、1 836.92t／h、376.53t／h，高壓加熱器系統(tǒng)內(nèi)典型參數(shù)如表1所示。

表1 高壓加熱器系統(tǒng)內(nèi)典型參數(shù) kJ／kg

根據(jù)矩陣校驗(yàn)?zāi)Ｐ停?），計(jì)算除氧器入口凝結(jié)水流量的推算值D′njs，帶入數(shù)據(jù)得：數(shù)據(jù)得：

比較ε1＜ε2，因此選取凝結(jié)水流量作為汽輪機(jī)性能計(jì)算基準(zhǔn)流量。

3 結(jié)論

根據(jù)矩陣校驗(yàn)?zāi)Ｐ停?）所示的矩陣模型，帶入數(shù)據(jù)得：

根據(jù)矩陣校驗(yàn)?zāi)Ｐ停?）所示的矩陣模型，帶入

凝結(jié)水和給水流量是汽輪機(jī)性能計(jì)算高精度數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)變量，合理利用冗余測(cè)量信息對(duì)其測(cè)量值的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)，提高模型輸入的準(zhǔn)確性，是汽輪機(jī)在線性能監(jiān)測(cè)和優(yōu)化等課題研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

文中引入高加組疏水流量測(cè)量冗余，結(jié)合凝結(jié)水、給水流量測(cè)量信息，建立了這3個(gè)流量?jī)蓛芍g的矩陣校驗(yàn)?zāi)Ｐ停诖嘶A(chǔ)上提出了汽輪機(jī)性能計(jì)算基準(zhǔn)流量數(shù)據(jù)在線檢驗(yàn)方法，實(shí)例驗(yàn)證了方法的有效性。同時(shí)該方法也可應(yīng)用于汽輪機(jī)檢修前后性能評(píng)價(jià)等熱力試驗(yàn)中，有效提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量，最大限度使試驗(yàn)結(jié)果客觀反映機(jī)組實(shí)際運(yùn)行性能。

［1］GB／T 8117.1－2008，汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程 第1部分：方法A－大型凝汽式汽輪機(jī)高精度試驗(yàn)［S］.

［2］GB／T 8117.2－2008.汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程 第2部分：方法B－各種類型和容量的汽輪機(jī)寬精度試驗(yàn)［S］.

［3］范 奇，王文慶，劉超飛，等.火電機(jī)組在線性能計(jì)算與性能試驗(yàn)對(duì)比分析［J］.熱力發(fā)電.2013，42（08）：86-89.

［4］郭江龍，盧盛陽(yáng)，楊海生，等.汽輪機(jī)性能試驗(yàn)中給水流量顯式矩陣計(jì)算模型［J］.電力建設(shè).2011，32（06）：79-81.

［5］郭江龍，盧盛陽(yáng)，王興國(guó)，等.基于除氧器入口疏水流量的給水流量矩陣計(jì)算模型［J］.汽輪機(jī)技術(shù).2011，53（05）：345-346.

本文責(zé)任編輯：靳書海

BaseFlowDataOnlineMonitoringCalibrationMethodBasedon RedundancyFlowSteamTurbinePerformanceCalculation

Guo Jianglong，Li Qiong，Yao Liqiang，Li Xiaoguang
（State Grid Hebei Electric Power Research Institute，Shijiazhuang 050021，China）

Generally，the base flow of the steam turbine performance calculation is the deaerator entrance condensate flow or outlet feed water of the high-pressure group，which are one to one impact on the result as the model to calculate the core parameters.Through the redundancy flow introduction of the drain of the high-pressure heater group of the deaerator entrance，the explicit matrix calculation is constructed with feed water flow，the deaerator entrance condensate flow and the drain of the high-pressure heater group each other.The calibration method of base flow data online monitoring of steam turbine performance calculation is put forward.Through the real calculation of the unit，the validity of the model is proved.

redundancy flow；steam turbine；online monitoring；base flow

TK212

A

1001-9898（2015）03-0001-02

2015-02-03

郭江龍（1973－），男，高級(jí)工程師，主要從事火電廠節(jié)能和優(yōu)化運(yùn)行等方面試驗(yàn)及技術(shù)研究工作。

河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗(yàn)所科研項(xiàng)目（tss2013－01）。