火电机组空冷单元的传热性能在线监测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及火电机组空冷单元的传热性能在线监测方法，将总流程分成两部分，第一部分为数据驱动模型训练部分，包括从数据采集模块开始获取历史数据，经过传热系数计算、归一化后进行数据驱动模型的训练；第二部分为空冷岛传热性能监测部分，从数据采集模块开始获取实时数据，经过时间滑窗、归一化器，通过数据驱动模型计算出各单元的传热系数，再进行传热系数的可视化。本发明专利技术相比于传统的计算方式，基于数据驱动的监测方法能够全面、准确且及时地监测空冷岛各单元的传热性能，实时地计算各单元的传热系数，为火力发电厂制定与实施冬季防冻措施和后续空冷岛风机经济优化控制提供重要依据。依据。依据。

【技术实现步骤摘要】
火电机组空冷单元的传热性能在线监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及空冷系统在线检测
，尤其涉及火电机组空冷单元的传热性能在线监测方法及系统。

技术介绍

[0002]实时监测火电机组空冷岛中各个单元的传热性能为火力发电厂空冷岛轴流风机经济性控制与冬季防冻措施提供重要依据。传热性能通常由传热系数表示，能够反应空冷冷凝器对水蒸气的冷凝效果。空冷岛装置是露天布置的，各个空冷单元容易受自然风流动影响，并且由于机组负荷的变化对空冷岛有不同的冷凝效果要求，会调整部分轴流风机进行停止或减速，导致空冷岛各单元间的温度可能出现明显差异。此外，在冬季极寒的温度可能会导致翅片管冻结。因此，监测空冷岛的传热性能关系着空冷岛的安全性和经济性。
[0003]空冷岛是一种复杂的热力系统，其冷凝效果通常通过一系列的热力平衡等机理公式进行计算空冷岛总传热系数表示。空冷岛各单元的冷凝效果会受机组运行过程与环境变化的影响，而大多数计算方法仅仅对空冷岛某一工况下的总传热系数进行计算，无法及时提供空冷岛当前运行的传热系数值。
[0004]当今市场需要一种能够全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.火电机组空冷单元的传热性能在线监测方法，其特征在于，包括以下：第一部分，数据驱动模型训练，包括，获取目标空冷岛的每个空冷单元的红外热像图，根据所述红外热像图计算每个空冷单元的平均温度；通过DCS系统获取作为数据驱动的输入特征的数据，以及用于计算传热系数的数据；将所述平均温度以及DCS系统获取的数据作为输入的数据集，用输入的所述数据集训练数据驱动模型，得到最终的数据驱动模型；第二部分，目标空冷岛的传热性能监测，包括，实时获取目标空冷岛的红外热像图以及DCS系统的相关数据共同作为输入数据集，将输入数据集的数据同时进行归一化；将归一化后的数据输入到时间滑窗中，以时间滑窗作为实时的输入样本输入到数据驱动模型当中，模型计算输出火电机组中各单元的传热系数。2.根据权利要求1所述的火电机组空冷单元的传热性能在线监测方法，其特征在于，所述方法还包括，在模型计算输出火电机组中各单元的传热系数之后，还会按照火电机组中空冷单元的排列方式形成热图进行实时可视化展示。3.根据权利要求1所述的火电机组空冷单元的传热性能在线监测方法，其特征在于，具体的，获取目标火电机组的每个空冷单元的红外热像图，根据所述红外热像图计算每个空冷单元的平均温度，包括，将红外热摄像头安装在空冷岛各个单元两侧背风面上，拍摄每个翅片管束的红外热像图，并将获取到的实时翅片管束红外图像传输到后端进行存储和计算背风面的平均温度。4.根据权利要求1所述的火电机组空冷单元的传热性能在线监测方法，其特征在于，具体的，通过DCS系统获取作为数据驱动的输入特征的数据，以及用于计算传热系数的数据，包括，通过DCS系统获取的数据有两种，一种是作为数据驱动的输入特征，包括在空冷岛上的监测点获取空冷岛入口蒸汽温度、空冷岛各单元的出口凝结水温度与轴流风机转速；另一种是计算传热系数的数据，包括汽轮机出口的排汽压力与排汽流量、大气温度即空冷岛入口空气温度、大气压，并计算空冷岛各单元的传热系数。5.根据权利要求4所述的火电机组空冷单元的传热性能在线监测方法，其特征在于，具体的，空冷岛各单元的传热系数的计算过程，包括，使用水和水蒸气物性和性质标准公式IAPWS
‑
IF97进行翅片管内凝结水饱和温度ts、凝结水焓hew和蒸汽焓hew；计算翅片管内蒸汽凝结释放热量Qn，所用公式为：Q
n
＝G
n
(h
ev
‑
h
ew
)式中，G
n
是汽轮机排汽流量；设置空冷岛空冷流通进出口的最大温差tem，空冷岛空气流通出口温度ta2迭代区间为(ta1,ta1+tem℃)，间隔为te，进行迭代计算：对计算空气物理性质，首先计算空冷岛空气流通进、出口的平均温度所用公式为
将空气看作理想气体计算其密度所用公式为计算空气的比定压热容所用公式为：计算翅片管外空气吸收热量Qa，所用公式为：式中Ay为空冷岛迎风面积、vF为迎风面风速；当翅片管外空气吸收热量等于翅片管内蒸汽凝结放热量时，即Qa＝Qn时，输出ta2，确定该次迭代的为当前时刻的值；计算空冷岛的传热单元数NTU，所用公式为：计算空冷岛的传热系数K，所用公式为：使用变工况简化公式计算各单元空冷岛的传热系数K
ij
，所用公式为：其中下标i、j分别为空冷单元第i排j列空冷单元；计算所得的传热系数要与对应数据的真实时刻对应。6.根据权利要求1所述的火电机组空冷单元的传热性能在线监测方法，其特征在于，具体的，数据驱动模型采用RNN结构神经网络，对数据集输入特征进行归一化，设置参数包括神经网络层数L、不同网络层的神经元个数ci(i＝1,2，
…
，L)、时间步长T、损失函数、优化器，超参数设置包括学习率LearnRate、批处理大小BatchSize、迭代次数epochs。7.根据权利要求6所述的火电机组空冷单元的传热性能在线监测方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张九彧，李海涛，李军，李伟，吴哲，邓慧，温文涛，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：