專利名稱：一種工業抽汽冷凝式蒸汽輪機的軸功率預測方法
技術領域：
本發明涉及到一種軸功率預測方法，尤其是一種工業抽汽冷凝式蒸汽輪機的軸功 率預測方法。
背景技術：
汽輪機是工業裝置蒸汽管網系統的主要用汽設備，其軸功率的準確預測是評價蒸 汽管網運行效率的基礎，而蒸汽管網的能耗是工業裝置能耗的主要組成部分之一，因此蒸 汽輪機軸功率的準確預測是提高蒸汽管網管理水平和運行效率的基礎，是實現降低裝置能 耗和節能減排的保障。抽汽冷凝式蒸汽輪機是一種將蒸汽的動能轉化成汽輪機轉軸轉動的動能的機械， 根據蒸汽透過汽輪機組葉片時，蒸汽的相對速度是否變化又可以將其分為沖動式和反動式 汽輪機兩種，盡管這兩種蒸汽輪機對葉片的做功方式有所差異，但是能量的轉換過程基本 相同。
圖1是抽汽冷凝式汽輪機組的基本結構示意圖，蒸汽由傳輸系統(蒸汽管網)將 一定溫度(Ti)和壓力(Pi)的蒸汽通過進汽閥進入汽輪機帶動汽輪機葉片旋轉將蒸汽的動 能轉換成轉子的旋轉動能，抽凝式汽輪機允許在汽輪機的級之間將一定壓力品質的蒸汽抽 出，到相對較低等級管網系統，從而為工業過程提供不同等級的蒸汽。抽凝式汽輪機的排汽 進入一個真空凝汽器，從而減低排汽溫度，提高汽輪機的熱效率。當汽輪機的進汽量，排汽 量或者冷凝器的循環冷卻水的流量或溫度發生變化時都會引起冷凝器的真空度發生變化， 汽輪機的排汽壓力(P。)也會隨之改變，從而影響整個汽輪機的能量利用效率。汽輪機在實 際工業的應用中由于受到運行環境，蒸汽的品質和負載等眾多因素的影響，其實際運行曲 線較設計曲線會有較大程度的偏移。目前主要采用的汽輪機軸功率預測方法是在汽輪機設計曲線的基礎上，考慮負荷 變化，蒸汽品質變化等特定因素的影響，對理想曲線進行修正，從而得到實際的運行曲線。 抽凝式蒸汽輪機能量轉化的熱力學模型可以表述如下
權利要求
1.一種工業抽汽冷凝式蒸汽輪機的軸功率預測方法，其特征是，包括以下步驟步驟1儀表終端采集工業歷史數據汽輪機主蒸汽入口流量&、壓力Pi、溫度Ti、抽汽流 量F6和壓力Ρε，冷卻水的流量F。和溫度Τ。，并對所采集數據進行歸一化處理；步驟2上位機以冷凝器的冷卻水循環系統進入冷凝器的冷卻水的流量F。、溫度Τ。和進 入凝汽器的汽輪機排汽流量F。，作為凝汽器壓力神經網絡模型輸入，求解排汽壓力Ρ。，即為 凝汽器內的絕對壓力；步驟3上位機以主蒸汽入口流量F,、壓力Pi、溫度1\、抽汽流量F6和壓力P6作為抽汽溫 度神經網絡模型輸入，得到抽凝式汽輪機的實際抽汽溫度Te ；步驟4上位機基于前述各量計算蒸汽輪機入口、抽汽和排汽的實際比焓值印、He和H。， 并結合修正后的汽輪機做功過程的熱力學模型求解汽輪機的實際軸功率輸出Ws，所述修正 后的汽輪機做功過程的熱力學模型如下所示
2.如權利要求1所述的軸功率預測方法，其特征在于，所述的壓力神經網絡模型的輸 入節點數為3，隱含層節點數在2-8之間，輸出節點數為1。
3.如權利要求1所述的軸功率預測方法，其特征在于，所述的抽汽溫度神經網絡模型 的輸入節點數為5，隱含層節點數為2-15之間，輸出節點數為1。
4.如權利要求1所述的軸功率預測方法，其特征在于，所述神經網絡模型輸入層到隱 含層的無監督學習方法。
5.如權利要求1所述的軸功率預測方法，其特征在于，所述神經網絡模型隱含層到輸 出層的權值和閾值采用有監督學習方法對網絡進行訓練。
6.如權利要求1所述的軸功率預測方法，其特征在于，所述汽輪機機械效率ηω取值 0.9 1之間的值。
7.如權利要求1所述的軸功率預測方法，其特征在于，所述汽輪機機械效率ηω為一預 設值，該預設值為使多組汽輪機做功過程熱力學模型計算所得軸功率預測值及其相應實際 軸功率測量值偏差最小時的nm值。
8.如權利要求1所述的軸功率預測方法，其特征在于，還包括步驟5，上位機基于汽輪 機能量轉化效率n，其中n = nm· nis，和預先設定的閾值，判斷汽輪機是否正常工作若 n低于閾值，則汽輪機工作不正常，上位機輸出報警信號；若n大于等于閾值，則工作正常O
全文摘要
一種工業抽汽冷凝式蒸汽輪機的軸功率預測方法，此方法是以抽汽冷凝式蒸汽輪機的熱力學模型為基礎，考慮工業實際應用過程中，汽輪機受到環境溫度，冷凝水流量和溫度，以及其他眾多未知因素的影響，根據實際的工業數據，引入冷卻水的品質，主蒸汽的進汽品質，抽汽壓力等參數的變化對抽汽凝汽式蒸汽輪機抽汽和排汽品質的影響，采用神經網絡回歸方法，求得抽汽凝汽式蒸汽輪機在工業應用中的實際凝汽壓力和抽汽溫度，再由水和蒸汽的工業化標準IAPWS-IF97計算得到抽凝式汽輪機的實際抽汽和排汽比焓值，然后應用熱力學方法，計算得到汽輪機的實際軸功率輸出。避免了對蒸汽輪機等熵效率的直接估算，提高了工業應用蒸汽輪機裝置軸功率的預測精度，對公用工程系統的優化和改造等提供了基礎和依據。
文檔編號F01D21/00GK102135021SQ201110046938
公開日2011年7月27日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者葉貞成, 李澤秋, 杜文莉, 趙亮, 錢鋒 申請人:華東理工大學