基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测系统

【技术实现步骤摘要】
基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测系统、方法、终端


[0001]本专利技术属于汽轮机组性能监测
，涉及一种监测系统和方法，特别是涉及一种基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测系统
、
方法
、
终端
。

技术介绍

[0002]近年来，在节能降耗政策的推动下，深度挖掘燃煤机组的节能潜力已成为重中之重
。
汽轮机组性能监测是提高机组运行经济性，降低机组能耗，评估机组运行性能的重要手段之一
。
当前机组性能监测系统均以运行数据为主，可以指导运行人员进行机组运行优化调整
。
但是基于现有监测系统，机组设计与运行还未能形成闭环，未能将设计机组的实际运行效果反馈到机组设计工作中指导设计迭代
。
[0003]同时，由于火电机组热力系统庞大而复杂，常规的热力系统代码建模过程繁琐
、
迭代计算量大
、
计算耗时长，因此需提高热力系统建模及计算效率
。
[0004]此外，准确的测量数据是机组性能监测的前提，但是由于火电机组现场传感器工作环境恶劣，运行数据中掺杂了大量噪声，传感器甚至还会发生故障，使得现场运行数据中含有大量干扰信息，影响机组性能计算准确性
。
[0005]因此，如何提供一种基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测系统方法
、
终端，以解决现有监测系统的现场运行数据中含有大量干扰信息，影响机组性能计算准确性等缺陷实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测系统
、
方法
、
终端，用于解决现有监测系统的现场运行数据中含有大量干扰信息，影响机组性能计算准确性的问题
。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供一种基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测系统，包括：热力系统建模模块，用于建立机组热力系统仿真模型，基于热力设计仿真平台根据各热力设备的物理工作机理，将各热力设备封装为指定的组态元件，并将机组设计特征数据设置于组态元件中，通过组态元件间拓扑连接关系搭建热力系统模型；数据预处理模块，用于根据历史运行数据建立各热力测点的数据预处理模型，利用该模型对实时运行数据进行冗余处理及数据重构，以获取预处理后的运行数据；在线性能分析模块，用于读取和解析所述热力系统模型，根据所述热力系统模型事先约定的数据映射关系，将预处理后的运行数据赋值至各热力设备的物理方程组中，以计算出热力系统仿真结果及机组性能指标；性能比对模块，用于将热力系统仿真结果及机组性能指标与所述热力系统模型内置的设计特征数据进行比对，获取运行偏差，以指导机组运行调整；所述热力系统仿真结果包括至少一个热力设备的属性参数
。
[0008]本专利技术另一方面提供一种基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测方法，包括：建立机组热力系统仿真模型，基于热力设计仿真平台根据各热力设备的物理工作机理，将各
热力设备封装为指定的组态元件，并将机组设计特征数据设置于组态元件中，通过组态元件间拓扑连接关系搭建热力系统模型；基于机组历史运行数据建立数据预处理模型，利用所建预处理模型对实时运行数据进行冗余处理及数据重构，以获取预处理后的运行数据；读取和解析所述热力系统模型，根据所述热力系统模型事先约定的数据映射关系，将预处理后的运行数据赋值至各热力设备的物理方程组中，以计算出热力系统仿真结果及机组性能指标；将热力系统仿真结果及机组性能指标与所述热力系统模型内置的设计特征数据进行比对，获取运行偏差，以指导机组运行调整；所述热力系统仿真结果包括至少一个热力设备的属性参数
。
[0009]于本专利技术的一实施例中，所搭建的热力系统模型包括汽轮机本体模型
、
给水回热加热系统模型
、
轴封系统模型
、
冷端系统模型
、
锅炉
、
喷水减温系统模型及供热系统模型
。
[0010]于本专利技术的一实施例中，根据历史运行数据建立各热力测点的数据预处理模型，利用该模型对实时运行数据进行冗余处理及数据重构，以获取预处理后的运行数据
。
步骤包括：基于机组历史运行数据，利用机理或数据挖掘方法分析设置于各热力设备上传感器热力参数的相关性，拟合热力测点间的数据相关性模型，建立传感器的数据预处理模型；利用上述所建数据预处理模型在线实时计算传感器的重构值，并与传感器测量值进行对比，进而判断各传感器的运行状态，对故障传感器的热力参数进行重构用于机组热平衡仿真计算
。
[0011]于本专利技术的一实施例中，建立传感器的数据预处理模型的步骤包括：将机组所有热力测点按热力系统或热力设备分类，确定各热力测点所属热力系统或热力设备；根据各热力系统内热力测点的冗余情况，确定数据预处理的基础测点，设定大于或等于三个传感器测量同一测点值的测点为基础测点，并将其测点值作为数据预处理模块的基础数据；根据基础测点在热力系统或热力设备内的分布，以及热力系统或热力设备内非冗余测点与基础测点间的机理关系，对系统内非冗余测点进行预处理层级排序；选取机组最近一段工作时间全负荷段下的所有热力测点的历史数据，剔除其中的故障数据，进行热力参数间的相关性分析，基于机组历史运行数据逐级对各层级内参数间机理关系进行训练和验证，拟合各非冗余测点与基础测点的数据相关性模型；各非冗余测点与基础测点的数据相关性模型组成传感器的数据预处理模型
。
[0012]于本专利技术的一实施例中，在线实时计算传感器的重构值，并与传感器测量值进行对比，进而判断各传感器的运行状态，对故障传感器的热力参数进行重构用于机组热平衡仿真计算的步骤包括：在实时监测热力系统运行时，获取机组实时运行数据；将机组实时运行数据作为所述数据预处理模型的输入，计算传感器的重构值，并计算传感器的重构值与测量值之间的残差，以判断该传感器是否发生故障；若是，令传感器的重构值替换已发生故障传感器的测量值，将该传感器的重构值作为后续热平衡仿真计算的输入
。
[0013]于本专利技术的一实施例中，根据所述热力系统模型事先约定的数据映射关系，将预处理后的运行数据赋值至各热力设备的物理方程组中，采用非线性方程组求解器进行物理方程组求解，以完成系统热平衡仿真计算，并将仿真计算结果作为后续性能指标计算的输入
。
[0014]于本专利技术的一实施例中，热力系统仿真模型求解过程将关键设备的结构设计参数与机组实时运行数据相结合，利用基于设备结构参数的机理模型进行机组性能监测分析
。
[0015]本专利技术又一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述热力系统的汽轮机组性能监测方法
。
[0016]本专利技术最后一方面提供一种基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测终端，包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测系统，其特征在于，包括：热力系统建模模块，用于基于热力设计仿真平台根据各热力设备的物理工作机理，将各热力设备封装为指定的组态元件，并将机组设计特征数据设置于组态元件中，通过组态元件间拓扑连接关系搭建热力系统模型；数据预处理模块，用于根据历史运行数据建立各热力测点的数据预处理模型，利用该模型对实时运行数据进行冗余处理及数据重构，以获取预处理后的运行数据；在线性能分析模块，用于读取和解析所述热力系统模型，根据所述热力系统模型事先约定的数据映射关系，将预处理后的运行数据赋值至各热力设备的物理方程组中，以计算出热力系统仿真结果及机组性能指标；性能比对模块，用于将热力系统仿真结果及机组性能指标与所述热力系统模型内置的设计特征数据进行比对，获取运行偏差，以指导机组运行调整；所述热力系统仿真结果包括至少一个热力设备的属性参数
。2.
一种基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测方法，其特征在于，包括：基于热力设计仿真平台根据各热力设备的物理工作机理，将各热力设备封装为指定的组态元件，并将机组设计特征数据设置于组态元件中，通过组态元件间拓扑连接关系搭建热力系统模型；基于机组历史运行数据建立数据预处理模型，利用所建预处理模型对实时运行数据进行冗余处理及数据重构，以获取预处理后的运行数据；读取和解析所述热力系统模型，根据所述热力系统模型事先约定的数据映射关系，将预处理后的运行数据赋值至各热力设备的物理方程组中，以计算出热力系统仿真结果及机组性能指标；将热力系统仿真结果及机组性能指标与所述热力系统模型内置的设计特征数据进行比对，获取运行偏差，以指导机组运行调整；所述热力系统仿真结果包括至少一个热力设备的属性参数
。3.
根据权利要求2所述的基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测方法，其特征在于，所搭建的热力系统模型包括汽轮机本体模型
、
给水回热加热系统模型
、
轴封系统模型
、
冷端系统模型
、
锅炉
、
喷水减温系统模型及供热系统模型
。4.
根据权利要求2所述的基于热力系统仿真的汽轮机组性能监测方法，其特征在于，根据历史运行数据建立各热力测点的数据预处理模型，利用该模型对实时运行数据进行冗余处理及数据重构，以获取预处理后的运行数据，步骤包括：基于机组历史运行数据，利用机理或数据挖掘方法分析设置于各热力设备上传感器热力参数的相关性，拟合热力测点间的数据相关性模型，建立传感器的数据预处理模型；利用上述所建数据预处理模型在线实时计算传感器的重构值，并与传感器测量值进行对比，进而判断各传感器的运行状态，对故障传感器的热力参数进行重构用于机组热平衡仿真计算

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建，余洁，范世望，何海宇，陈永照，孙峣，沈家沁，
申请(专利权)人：上海汽轮机厂有限公司，
类型：发明
国别省市：