一种基于反函数拟合的汽轮机调门流量特性优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于反函数拟合的汽轮机调门流量特性优化方法，本发明专利技术通过反函数拟合方法实现了汽轮机调门流量特性优化，首先通过反函数多项式拟合方法得到高精度单调门流量特性曲线，然后在汽轮机顺序阀控制方式下，考虑各调门的阀点流量以及各调门之间的重叠度进行流量分配区间计算，最终完成顺序阀控制方式下汽轮机调门流量曲线优化。本发明专利技术通过反函数多项式拟合方法，单调门流量曲线具有非常高的拟合精度；在顺序阀控制方式下汽轮机调门流量曲线优化过程中，可定义自由度大；本发明专利技术在拟合及优化过程中，数据点采用离散化方式，数据处理简易，可以作为数据点结果输出，非常方便应用于工控机的编程，达到了提高汽轮机经济性和稳定运行的目的。济性和稳定运行的目的。济性和稳定运行的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于反函数拟合的汽轮机调门流量特性优化方法


[0001]本专利技术属于汽轮机自动控制领域，具体涉及一种基于反函数拟合的汽轮机调门流量特性优化方法。

技术介绍

[0002]汽轮机科学、合理、优化的配汽方式是保证汽轮机安全、稳定和经济运行的重要前提，但由于设计状态与实际环境的偏差，部分机组在运行过程中，常常存在某一负荷区间内某一高压调节汽门震荡，且出现高压调节汽门开度过大的问题；此外，部分机组在单阀/顺序阀切换过程中会出现高调门的振动大、高压转子的受力不均匀、转速波动幅度较大，轴瓦温度升高等问题。这些情况对机组的经济性、安全性造成巨大影响。通常考虑到机组经济效益及稳定运行，通常采用顺序阀方式运行。在顺序阀控制方式中，调门顺序管理及重叠度分配以及各调门流量分配均是影响配汽静态曲线的重要因素。传统方法中通常将相对流量作为自变量，调门开度作为因变量，在拟合过程中往往不能得到很好的拟合关系函数，且调门存在流量死区以及空行程等区域，使得拟合函数在该区域内不能得到很好的预测。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种基于反函数拟合的汽轮机调门流量特性优化方法，实现汽轮机调门流量特性曲线拟合及调门顺序阀管理模式中综合阀位与阀门开度的优化曲线。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术包括以下步骤：
[0005]S1，测量汽轮机各个调门的阀门开度和相对流量，得到调门阀门开度和相对流量的关系；
[0006]S2，将调门阀门开度与相对流量进行拟合，并采用LAR法进行优化，完成拟合；
[0007]S3，根据SSR和SST得到确定系数，通过确定系数对拟合结果进行评估；
[0008]S4，评估通过后，通过采取特征点的方法将单调门流量拟合曲线进行离散，得到各调门的单调门流量特性曲线；
[0009]S5，根据阀门点流量和各调门之间的重叠度，得到顺序阀方式下，各调门的流量分配区间；
[0010]S6，根据各调门的流量分配区间和各调门的单调门流量特性曲线，得到顺序阀控制方式下，各调门的阀门开度和综合阀位指令的关系，从而完成汽轮机调门流量特性优化。
[0011]S2中，将调门阀门开度与相对流量采用线性最小二乘法的多项式方法进行拟合：
[0012]y＝f(x)＝a0+a1x+a2x2+...+a
n
x
n
[0013]其中，y为相对流量，x为阀门开度，n为拟合多项式的次数，a0、a1、
…
、a
n
为计算所得的拟合多项式系数。
[0014]S2中，拟合的迭代过程采用最小二乘法，为了获得系数估计，最小二乘法使残差的平方和最小化；将第i个数据点的残差r
i
定义为观测响应值yi与拟合响应值之间的差值，
识别为与数据相关的误差；
[0015][0016]残差的平方和为：
[0017][0018]式中，m为拟合中包含的数据点格式，S为平方和误差估计。
[0019]S3中，SSR为预测数据与原始数据均值之差的平方和：
[0020][0021]SST为原始数据y
i
和均值之差的平方和：
[0022][0023]确定系数为：
[0024][0025]确定系数的值范围为[0,1]，越接近1，表明方程的变量对y的解释能力越强。
[0026]S3中，若确定系数对拟合结果进行评估结果不满足精度要求，则改变拟合次数，重新执行S2。
[0027]通过采取特征点的方法将单调门流量拟合曲线进行离散的具体方法如下：
[0028]设特征点个数为N个，阀门开度在区间[0,100％]内进行线性离散；
[0029]第k个离散数据点的阀门开度值x
k
如下：
[0030][0031]式中，k为大于等于1、小于等于100的整数，x1为0；
[0032]第k个离散数据点的相对流量值y
k
如下：
[0033][0034]式中，a0、a1、
…
、a
n
为拟合多项式系数；
[0035]根据阀门开度值x
k
和相对流量值y
k
，得到以相对流量指令为自变量y、阀门开度x为因变量的单调门流量曲线：
[0036]x＝f
‑1(y)
[0037]设定调门流量死区内上限流量值y
d
及空行程起点流量值y
u
；
[0038]根据流量死区内上限流量值y
d
及空行程起点流量值y
u
得到新的单调门流量特性曲线离散点数组的相对流量y
cut
和阀门开度x
cut
，以及新的离散数据点个数为N
cut
个：
[0039]y
d
≤y
cut
≤y
u
[0040]新的离散数据点个数为N
cut
为数组y
cut
的元素个数；
[0041]新的单调门流量特性曲线阀门开度数组x
cut
为：
[0042]x
cut
＝f
‑1(y
cut
)。
[0043]各调门的单调门流量特性曲线如下：
[0044][0045]其中，0≤y≤100％。
[0046]S5中，阀门点流量为ξ1、ξ2、
…
、ξ
J
，ξ1<ξ2<
…
<ξ
J
＝100％；
[0047]各调门之间的重叠度为ζ1、ζ2、
…
、ζ
J
‑1，0≤ζ
j
≤100％，j＝1,2,
…
,J
‑
1，J为调门个数；各调门的流量分配区间如下：
[0048][0,ξ1]、(ζ1ξ1,ξ2]、
…
、(ζ
j
‑1ξ
j
‑1,ξ
j
]、
…
、(ζ
J
‑1ξ
J
‑1,100％][0049]其中，y为综合阀位指令，值的范围为0％～100％。
[0050]S6中，各调门的阀门开度和综合阀位指令的关系如下：
[0051][0052][0053][0054][0055]其中，x1、x2、
…
、x
j
、
…
、x
J
为各调门的阀门开度，y为综合阀位指令。
[0056]与现有技术相比，本专利技术通过反函数拟合方法实现了汽轮机调门流量特性优化，首先通过反函数多项式拟合方法得到高精度单调门流量特性曲线，然后在汽轮机顺序阀控制方式下，根据各调门流量死区、空行程起点，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于反函数拟合的汽轮机调门流量特性优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，测量汽轮机各个调门的阀门开度和相对流量，得到调门阀门开度和相对流量的关系；S2，将调门阀门开度与相对流量进行拟合，并采用LAR法进行优化，完成拟合；S3，根据SSR和SST得到确定系数，通过确定系数对拟合结果进行评估；S4，评估通过后，通过采取特征点的方法将单调门流量拟合曲线进行离散，得到各调门的单调门流量特性曲线；S5，根据阀门点流量和各调门之间的重叠度，得到顺序阀方式下，各调门的流量分配区间；S6，根据各调门的流量分配区间和各调门的单调门流量特性曲线，得到顺序阀控制方式下，各调门的阀门开度和综合阀位指令的关系，从而完成汽轮机调门流量特性优化。2.根据权利要求1所述的一种基于反函数拟合的汽轮机调门流量特性优化方法，其特征在于，S2中，将调门阀门开度与相对流量采用线性最小二乘法的多项式方法进行拟合：y＝f(x)＝a0+a1x+a2x2+...+a
n
x
n
其中，y为相对流量，x为阀门开度，n为拟合多项式的次数，a0、a1、
…
、a
n
为计算所得的拟合多项式系数。3.根据权利要求1所述的一种基于反函数拟合的汽轮机调门流量特性优化方法，其特征在于，S2中，拟合的迭代过程采用最小二乘法，为了获得系数估计，最小二乘法使残差的平方和最小化；将第i个数据点的残差r
i
定义为观测响应值yi与拟合响应值之间的差值，识别为与数据相关的误差；残差的平方和为：式中，m为拟合中包含的数据点格式，S为平方和误差估计。4.根据权利要求1所述的一种基于反函数拟合的汽轮机调门流量特性优化方法，其特征在于，S3中，SSR为预测数据与原始数据均值之差的平方和：SST为原始数据y
i
和均值之差的平方和：确定系数为：确定系数的值范围为[0,1]，越接近1，表明方程的变量对y的解释能力越强。5.根据权利要求1所述的一种基于反函数拟合的汽轮机调门流量特性优化方法，其特征在于，S3中，若确定系数对拟合结果进行评估结果不满足精度要求，则改变拟合次数，重
新执行S2。6.根据权利要求1所述的一种基于反函数拟合的汽轮机调门流量特性优化方法，其特征在于，通过采取特征点的方法将单调门流量拟合曲线进行离散的具体方法如下：设特征点个数为N个，阀门开度在区间[0,100％]内进行线性离散；第k个离散数据点的阀门开度值x
k
如下：式中，k为大于等于1、小于等于100的整数，x1为0；第k个离散数据点的相对流量值y
k
如下：式中，a0、a1、
…
、a
n
为拟合多项式系数；根...

【专利技术属性】
技术研发人员：高庆，王浩，屈杰，刘永林，马汀山，居文平，曾立飞，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：