一种获得火电机组内效率的方法技术

一种获得火电机组内效率的方法，涉及一种火电机组指标的获得方法。本发明专利技术为了解决现有的内效率测量方法由于进出口压力的变化不同步时存在的内效率不准确的问题。本发明专利技术首先根据汽轮机机组的进出口压力、温度数据，构造汽轮机机组的进出口压力、温度数据矩阵A＝[p0 T0 p1 T1]，并设置内效率模型Ax＝b；然后根据汽轮机机组的进出口压力、温度的历史数据构成的进出口压力、温度数据矩阵A和与其对应的内效率历史数据构成的内效率列向量b求解内效率模型参数阵x，并确定最终的内效率模型Ax＝b；最后根据汽轮机机组的实时运行情况，获得对应的进出口压力、温度数据矩阵A实时获得火电机组的内效率。本发明专利技术用于获得火电机组的内效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种火电机组指标的获得方法。
技术介绍
热力系统经济性能指标主要包括：热耗量、汽耗量、内效率、煤耗率等。根据不同的问题，一般采取上述指标的一种或几种作为评价设备经济性的指标。对于汽轮机级组而言一般用内效率表征设备的经济性能。由于汽轮机级组的前后参数一般由各级抽汽参数确定，因此对于级组而言，确定设备经济性的各项热力参数是可测的，从而可以根据采集得来的数据计算汽轮机级组的内效率。级组常见的影响经济性的因素如叶片磨损、轴封漏汽等是无法通过现有技术进行直接监测，往往是在级组大修时才能发现这一类问题，而级组大修需要拆开整机，费时费力，因此不可能频繁进行此类维修。现有的内效率测量方案是基于熵增原理实现的。在实际情况下，孤立系的熵只会增加，不会减少。对于一个蒸汽喷嘴，我们可以把蒸汽和各压力级看作是一个孤立系，运用熵增原理，在电厂实际运行过程中，这个孤立系必然会有熵增产生。当调汽阀门动作时，新进入静叶的新蒸汽与原有蒸汽发生掺混时便会产生混合熵增，而混合熵增会降低工质的做功品位，进而对其做功能力产生不利的影响。在汽轮机性能的有关计算中，有用焓降和等熵焓降之比是衡量级工作经济性的一个指标，此指标被定义为级效率，并用η表示。传统经济性计算方法中，忽略惯性储能环节，认为压力级中是无储能环节，蒸汽参数是瞬态响应的，即当新蒸汽进入静叶组时，压力级后的参数瞬间响应，系统实时达到稳定状态。因此，级效率可以表示为：其中分母表示蒸汽在级组中进行等熵膨胀时的焓降，分子表示蒸汽在级组中由于功损而产生的实际焓降，h0,h1分别由压力级进出口参数(p0、T0、p1、T1)通过查找水蒸汽焓熵图确定。h1s为级组等熵焓，由蒸汽参数入口熵(S0)和出口压力(p1)通过水蒸汽焓熵图确定。整个热力计算过程如图1所示。但是这种方法有着自身的缺点，通过理论计算得到的级组效率在参数不稳定的时间段内会发生较大范围的波动，造成这种波动的主要原因有两点：首先，级组进口参数并非恒定，进口压力发生波动，进口温度也遵循同样的规律，因此会导致出口参数的波动，最终体现了级组内效率的动态变化。第二，进口压力的变化引起的出口压力的变化并不是同步的，其响应过程存在一定的延迟，而且两者的压力变化幅值是不同的，从而导致计算得到的内效率与实际值存在很大程度的偏差。另外，测点采集时的误差和延迟，或者这一时间段的设备性能发生变化也会导致计算结果的偏差。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的内效率测量方法由于进出口压力的变化不同步时存在的内效率不准确的问题，提出一种获得火电机组内效率的方法。一种获得火电机组内效率的方法，包括以下步骤：步骤1、根据汽轮机机组的进出口压力、温度数据，构造汽轮机机组的进出口压力、温度数据矩阵A＝[p0T0p1T1]；其中，p0为进口压力测量值构成的列向量，p1为出口压力测量值构成的列向量，T0为进口温度测量值构成的列向量，T1为出口温度测量值构成的列向量；步骤2、设置内效率模型Ax＝b；其中，A∈Rm×4；内效率模型参数阵x∈R4×1；内效率列向量b∈Rm×1；m为数据的个数，m远远大于4；步骤3、根据汽轮机机组的进出口压力、温度的历史数据构成的进出口压力、温度数据矩阵A和与其对应的内效率历史数据构成的内效率列向量b求解内效率模型参数阵x；步骤4、根据汽轮机机组的实时运行情况，获得对应的进出口压力、温度数据矩阵A，并结合最终的内效率模型Ax＝b，实时获得火电机组的内效率。优选地，步骤3所述的求解内效率模型参数阵x的过程包括以下步骤：根据Ax＝b的形式，首先利用最小平方QR方法来求解；将求解得到的解作为内效率模型参数阵x带入内效率模型，并将其作为最终的内效率模型Ax＝b。优选地，步骤3所述的求解内效率模型参数阵x的过程包括以下步骤：步骤3.1、因为A∈Rm×4，令则B成为一个(m+n)×(m+n)阶的对称矩阵；且n＝4；设矢量W为其中，u1、…、uk为为彼此线性无关的列向量，阶数为n×1；v1、…、vk为彼此线性无关的列向量，阶数为m×1；设矢量T为：T是2k×2k阶的三对角矩阵，其中，α1、…、αk，β2、…、βk为实数；假设：BW＝WT(4)比较公式(5)和公式(6)中的对应项，有令初始矢量：其中：αi,βi>0,且||ui||＝||vi||＝1；设Uk＝[u1…uk]Vk＝[v1…vk]因为u1…uk是彼此线性无关的正交向量，因此当uk+1与u1…uk是线性相关时，迭代过程结束，k值得以确定；由(7)式可知Uk和Vk分别为正交矩阵，则(7)式可写成矩阵形式：Uk+1(β1e1)＝b(9)AVk＝Uk+1Bk(10)其中，e1＝[10…0]T为k+1阶的单位矢量，根据公式(9)、(10)，设xk＝Vkyk(12)rk＝b-Axx(13)xk、yk、rk分别为设的矩阵，公式(12)将求解x转换为求解y；由公式(12)和(13)，有rk＝b-Axx＝Uk+1(β1e1)-AVkyk＝Uk+1(β1e1)-Uk+1Bkyk＝Uk+1(β1e1-Bkyk)记tk+1＝β1e1-Bkyk(14)则rk＝Uk+1tk+1(15)因为所以(14)式可写为从(16)式看出，||rk||取极小值，则变为||tk+1||取极小值，min||β1e1-Bkyk||(17)因为Bk是双对角阵，因此通过QR方法解公式(17)中的yk；并最终通过yk得到xk，进而将xk做为最终的模型的系数矩阵x。本专利技术具有以下有益效果：为了能准确估计级组在稳定参数下真实的内效率，需要消除进口参数的偏离和级组做功过程存在的响应延迟等因素。从长期统计的角度看，当设备性能不发生变化时，进口参数如压力温度应该会在给定的额定负荷内上下波动，其统计平均值应是不变的。此外，当设备性能不发生变化时，级组内效率仅仅是由进出口压力和温度所决定的。而本专利技术建立回归模型能够解决以上问题，并且本专利技术是基于最小平方QR分解法建立回归模型，利用该模型估计出在给定参数下设备的真实效率，通过热力计算得到的效率一定在真实效率附近，同时也解决了进口压力的变化不同步时存在的内效率不准确的问题。从本专利技术的#3机组1级组效率拟合曲线图(图2)可以看出，本专利技术的回归模型在整体上的拟合效果很好，真实值与计算值的偏差一般在0.02-0.05之间。附图说明图1为现有的基于等熵焓降法计算汽轮机级效率示意图；图2为利用本专利技术仿真时某电厂#3机组1级组效率拟合曲线图。具体实施方式具体实施方式一：一种获得火电机组内效率的方法，包括以下步骤：步骤1、根据汽轮机机组的进出口压力、温度数据，构造汽轮机机组的进出口压力、温度数据矩阵A＝[p0T0p1T1]；其中，p0为进口压力测量值构成的列向量，p1为出口压力测量值构成的列向量，T0为进口温度测量值构成的列向量，T1为出口温度测量值构成的列向量；步骤2、设置内效率模型Ax＝b；其中，A∈Rm×4；内效率模型参数阵x∈R4×1；内效率列向量b∈Rm×1；m为数据的个数，即在进行方程解的时候选择的A、b中的数据数量，m远远大于4；步骤3、根据汽轮机机组的进出口压力、温度的历史数据构成的进出口压力、温度数据矩阵A和与其对应的内效率历史数据构成的内效率列向量b求解内效率模型参数阵x；步骤4、根据汽轮机机组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获得火电机组内效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据汽轮机机组的进出口压力、温度数据，构造汽轮机机组的进出口压力、温度数据矩阵A＝[p0 T0 p1 T1]；其中，p0为进口压力测量值构成的列向量，p1为出口压力测量值构成的列向量，T0为进口温度测量值构成的列向量，T1为出口温度测量值构成的列向量；步骤2、设置内效率模型Ax＝b；其中，A∈Rm×4；内效率模型参数阵x∈R4×1；内效率列向量b∈Rm×1；m为数据的个数；步骤3、根据汽轮机机组的进出口压力、温度的历史数据构成的进出口压力、温度数据矩阵A和与其对应的内效率历史数据构成的内效率列向量b求解内效率模型参数阵x；步骤4、根据汽轮机机组的实时运行情况，获得对应的进出口压力、温度数据矩阵A，并结合最终的内效率模型Ax＝b，实时获得火电机组的内效率。

【技术特征摘要】
1.一种获得火电机组内效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据汽轮机机组的进出口压力、温度数据，构造汽轮机机组的进出口压力、温度数据矩阵A＝[p0T0p1T1]；其中，p0为进口压力测量值构成的列向量，p1为出口压力测量值构成的列向量，T0为进口温度测量值构成的列向量，T1为出口温度测量值构成的列向量；步骤2、设置内效率模型Ax＝b；其中，A∈Rm×4；内效率模型参数阵x∈R4×1；内效率列向量b∈Rm×1；m为数据的个数；步骤3、根据汽轮机机组的进出口压力、温度的历史数据构成的进出口压力、温度数据矩阵A和与其对应的内效率历史数据构成的内效率列向量b求解内效率模型参数阵x；步骤4、根据汽轮机机组的实时运行情况，获得对应的进出口压力、温度数据矩阵A，并结合最终的内效率模型Ax＝b，实时获得火电机组的内效率。2.根据权利要求1所述的一种获得火电机组内效率的方法，其特征在于，步骤3所述的求解内效率模型参数阵x的过程包括以下步骤：根据Ax＝b的形式，首先利用最小平方QR方法来求解；将求解得到的解作为内效率模型参数阵x带入内效率模型，并将其作为最终的内效率模型Ax＝b。3.根据权利要求1所述的一种获得火电机组内效率的方法，其特征在于，步骤3所述的求解内效率模型参数阵x的过程包括以下步骤：步骤3.1、因为A∈Rm×4，令B=0AAT0---(1)]]>则B成为一个(m+n)×(m+n)阶的对称矩阵；且n＝4；设矢量W为W=w1′w2′...w2k′=u10...uk00v1...0vk---(2)]]>其中，u1、…、uk为为彼此线性无关的列向量，阶数为n×1；v1、…、vk为彼此线性无关的列向量，阶数为m×1；设矢量T为：T是2k×2k阶的三对角矩阵，其中，α1、…、αk，β2、…、βk为实数；假设：BW＝WT(4)BW=0Av1...0AvkATu10...ATuk0---(5)]]>WT=0α1u1+β2u2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉增，朱麟海，刘金福，柏春光，李树臣，张修君，李青贤，
申请(专利权)人：华电能源股份有限公司哈尔滨第三发电厂，哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23