本發明涉及火電廠汽輪機控制領域，尤其涉及一種基于多維曲面的汽輪機滑壓優化控制方法。
背景技術：
：隨著電網容量的不斷擴大，電力負荷峰谷差也日益增大，導致機組調峰的時間越來越多。為了提高運行經濟性，滑壓運行是目前機組調峰時低負荷運行期間經常采用的方式。目前汽輪機在變負荷滑壓運行過程中，采用的滑壓控制模型多為曲線函數，即單變量(發電機功率)函數，是以機組負荷為變量，并且是針對額定參數(背壓、氣溫)下得出的。但是受氣溫的影響，汽輪機的背壓經常變化，大多數時間機組均是在偏離額定參數的情況下運行，這種滑壓曲線控制模型沒有考慮背壓、氣溫等因素的影響，在近年來的性能試驗中發現，這對經濟性有一定的影響。所以，有必要研究機組背壓、氣溫等參數變化時對滑壓控制參數的影響，提出一更合理的滑壓控制模型。申請號為201410303444.2的發明公開了一種汽輪機組定滑壓自動優化控制系統及其自動優化方法，該系統包括實時數據采集計算輸出平臺、機組計算機控制設備，所述實時采集計算平臺內設置有數據采集處理模塊、數據計算處理模塊、指令輸出模塊。該發明通過計算機系統和設備實現根據機組熱耗率自動修正主蒸汽壓力和高調門閥位功能并且將各機組相關的參數信息采集至數據實時采集計算平臺，通過數據采集處理模塊，將原始參數數據信息進行加工處理，通過數據計算處理模塊進行在線計算得出最優主蒸汽壓力和最佳高調門開度，輸出指令至機組控制系統，在機組負荷穩定時及時修正，從而實現機組定滑壓在線自動調整優化運行，達到降低煤耗率的目的。申請號為201410629776.X的發明提供一種火電廠汽輪機在線滑壓優化方法，進行閥門配汽方式轉變，確定合理的高壓調門重疊度；進行高壓調門兩閥全開和三閥全開時的最佳閥位點試驗進而確定最佳閥位點；進行兩閥全開和三閥全開最佳閥位點的經濟性比較；計算背壓修正壓力差、主汽溫度修正壓力差、再熱溫度修正壓力差、高壓缸效率修正壓力差、再熱減溫水修正壓力差，利用上述各修正壓力差計算滑壓優化壓力差，再由滑壓優化壓力差與滑壓設計值及限定條件計算得出滑壓優化壓力即最佳壓力，利用耗差系統實時顯示最佳壓力，實現最佳閥位精確控制，從而實現滑壓優化且實現全季節滑壓的量化和可視化。申請號為201510530163.5的專利公開了一種基于主蒸汽流量的汽輪機滑壓優化的控制方法，包括如下步驟：步驟1，根據主蒸汽流量和蒸汽比容得到主蒸汽流量計算模型；步驟2，進行滑壓優化試驗，確定不同負荷下的機組最優運行主蒸汽壓力；步驟3，機組DCS的滑壓控制邏輯根據公式(3)與公式(5)得到的主蒸汽流量和最優主蒸汽壓力進行汽輪機滑壓優化控制。該發明針對汽輪機滑壓運行過程中背壓、主再熱汽溫、供熱等因素變化時，影響機組經濟性的問題，提出一種基于主蒸汽流量的汽輪機滑壓優化的控制方法，使汽輪機在影響因素變化時仍然能夠保持最優運行方式，進一步挖掘機組節能潛力。然而在傳統方法中，為了消除機組背壓的影響，通常做出多個背壓下的滑壓曲線。針對不同的氣溫，需要在機組DCS中手工切換選取相應背壓下的滑壓曲線，這種控制方式比較繁瑣而且精度較差。技術實現要素：本發明的目的是針對汽輪機滑壓運行過程中背壓變化時，影響機組經濟性的問題，提出一種基于多維曲面的汽輪機滑壓優化控制方法，使汽輪機在背壓變化時仍然能夠保持最優運行方式，進一步提高機組滑壓運行時的經濟性。為實現本發明的目的所采用的技術方案是：一種基于多維曲面的汽輪機滑壓優化控制方法，包括如下步驟：1)在負荷機組的運行區間，選取若干常規負荷點，進行汽輪機熱效率對比試驗，并進行滑壓運行優化；2)根據機組背壓修正曲線，得出不同背壓下的滑壓數據；3)根據數據進行回歸分析，得出滑壓控制函數，函數公式如下：式中的Pzq為最優主蒸汽壓力，單位為MPa；Pk為背壓，單位為kPa；Q為發電機功率，單位為MW；C1、C2、C3、C4、C5分別為公式系數；4)在DCS中實現優化結果，即把得到的多維滑壓曲面函數(2)做進機組DCS中，就可實現多維曲面的汽輪機滑壓優化控制。進一步地，步驟1)中所述負荷機組的運行區間為50％THA～100％THA，所述常規負荷點選取50％THA、60％THA、70％THA、80％THA和定壓負荷點；在選取的各負荷下進行變主汽壓力的汽輪機熱效率對比試驗，試驗時采用負荷作為基準，即保持負荷不變，根據機組具體情況，選取不同的主蒸汽壓力，在每個負荷下選取5～6個壓力點進行試驗。進一步地，步驟1)中所述對比試驗的步驟為：滑壓試驗負荷從低負荷往高負荷進行，先做低負荷段的滑壓試驗，再做高負荷段的滑壓試驗；同一負荷下各壓力點工況的試驗，單一方向并連續進行，可從最低壓力點向最高壓力點進行，也可從最高壓力點向最低壓力點進行，各壓力點不能間隔進行試驗；主輔機設備正常投入運行，并按照相關試驗標準進行汽水系統的隔離；滑壓優化試驗時在試驗邊界條件接近的情況下進行，每個壓力點工況進行30min～40min，兩個壓力點之間調整間隔快速完全；滑壓優選時以修正后熱耗率最小為原則，來選取各負荷下的機組最優主蒸汽壓力。進一步地，步驟1)中，在各試驗負荷下，分別記錄下修正后熱耗率最小工況的主蒸汽壓力和修正后發電機功率，將得到的修正后發電機功率及其對應的最優主蒸汽壓力數據進行線性擬合可得到以下公式：Pzq＝C1×Q+C2，式中的Pzq為最優主蒸汽壓力，單位為MPa；Q為發電機功率，單位為MW；C1、C2分別為公式系數，通過滑壓優化試驗得出的該公式是機組背壓在設計背壓下的滑壓運行曲線公式。進一步地，步驟2)中，根據機組實際運行情況，在機組通常背壓運行范圍內(2.5kPa～12kPa)和機組通常負荷運行區間(50％THA～100％THA)，選取若干個背壓值(Pk1～Pkn)和發電機功率值(QⅠ～QN)，利用機組背壓對發電機功率修正曲線，并對發電機功率進行背壓修正，可得出不同背壓、不同發電機功率下的滑壓數據。進一步地，步驟3)中，所述滑壓控制函數是以發電機功率和機組背壓為變量的多變量多維曲面函數。本發明的有益效果在于：本發明提出了一種基于多變量多維曲面的滑壓控制模型，該滑壓曲面控制模型只需一個控制函數即可滿足不同氣溫對滑壓曲線的要求，實現了自動切換，避免了頻繁手工切換的不安全影響，它考慮機組在偏離設計參數(背壓、氣溫)下對主汽壓的影響，不需要對滑壓曲線進行不同背壓下的切換，一個曲面函數即可滿足不同氣溫不同背壓下的滑壓運行的控制，可以有效提高汽輪機在滑壓運行時的經濟性。附圖說明圖1是在實施例選定負荷下的滑壓試驗曲線。圖2是機組背壓對發電機功率的修正曲線。圖3是機組設計背壓下的滑壓運行曲線。具體實施方式實施例如圖1至圖3所示，一種基于多維曲面的汽輪機滑壓優化控制方法，包括如下步驟：1)在負荷機組的運行區間，選取若干常規負荷點，進行汽輪機熱效率對比試驗，并進行滑壓運行優化；2)根據機組背壓修正曲線，得出不同背壓下的滑壓數據；3)根據數據進行回歸分析，得出滑壓控制函數；4)在DCS中實現優化結果，即把得到的多維滑壓曲面函數做進機組DCS中，就可實現多維曲面的汽輪機滑壓優化控制。步驟1)中進行滑壓運行優化，在50％THA～100％THA負荷機組運行區間內，選取若干個常規負荷點，一般選取50％THA、60％THA、70％THA、80％THA和定壓負荷點。在選取的各負荷下進行變主汽壓力的汽輪機熱效率對比試驗，試驗時采用負荷作為基準，即保持負荷不變。根據機組具體情況，選取不同的主蒸汽壓力，通常在每個負荷下選取5～6個壓力點(至少3個壓力點)進行試驗。試驗時，滑壓試驗負荷從低負荷往高負荷進行，即先做低負荷段的滑壓試驗，再做高負荷段的滑壓試驗。同一負荷下各壓力點工況的試驗，要求單一方向并連續進行，即既可從最低壓力點向最高壓力點進行，也可從最高壓力點向最低壓力點進行，各壓力點不能間隔進行試驗。試驗中，主輔機設備需要正常投入運行，并按照相關試驗標準進行汽水系統的隔離。滑壓優化試驗時需要在試驗邊界條件接近(即主再熱蒸汽溫度、機組真空及各輔機運行狀況變化不大)的情況下進行，每個壓力點工況進行30min～40min，兩個壓力點之間調整間隔盡可能快速完全。滑壓優選時以修正后熱耗率最小為原則，來選取各負荷下的機組最優主蒸汽壓力。在各試驗負荷下，分別記錄下修正后熱耗率最小工況的主蒸汽壓力和修正后發電機功率，將得到的修正后發電機功率及其對應的最優主蒸汽壓力數據進行線性擬合可得到以下公式(1)：Pzq＝C1×Q+C2，式中的Pzq為最優主蒸汽壓力，單位為MPa；Q為發電機功率，單位為MW；C1、C2分別為公式系數，通過滑壓優化試驗得出的該公式是機組背壓在設計背壓下的滑壓運行曲線公式。步驟2)中，根據機組背壓修正曲線，得出不同背壓下的滑壓數據；根據機組實際運行情況，在機組通常背壓運行范圍內(例如：2.5kPa～12kPa)和機組通常負荷運行區間(例如：50％THA～100％THA)，選取若干個背壓值(Pk1～Pkn)和發電機功率值(QⅠ～QN)，利用機組背壓對發電機功率修正曲線，對公式(1)中的發電機功率進行背壓修正，可得出不同背壓、不同發電機功率下的滑壓數據。如表1所示：表1不同背壓、不同發電機功率下的滑壓數據表步驟3)中的根據數據進行回歸分析，得出滑壓控制函數。根據表1中數據，通過以下公式(2)進行回歸分析：式中的Pzq為最優主蒸汽壓力，單位為MPa；Pk為背壓，單位為kPa；Q為發電機功率，單位為MW；C1、C2、C3、C4、C5分別為公式系數。回歸分析后，可得到系數C1、C2、C3、C4和C5。代入公式(2)后，即可得到機組的滑壓控制函數。該滑壓控制函數以發電機功率和機組背壓為變量，不只單獨參照發電機功率，也考慮了機組背壓的影響，是一種為多變量多維曲面函數。步驟4)中的是在DCS中實現優化結果，把得到的多維滑壓曲面函數(2)做進機組DCS中，就可實現多維曲面的汽輪機滑壓優化控制。下面以330MW亞臨界汽輪機組應用本方法獲得多維滑壓曲面函數的過程為例：分別在280MW、260MW、230MW、200MW、170MW負荷下進行滑壓優化試驗，280MW負荷選取3個壓力點，其他負荷下分別選取5個壓力點進行汽輪機熱耗率試驗，具體工況點見表2。試驗時以負荷為基準，試驗中主輔機設備正常投入運行，按照相關試驗標準要求進行了汽水系統隔離。每個負荷下的試驗是在試驗邊界條件接近的情況下進行熱耗率試驗，分別計算得出各壓力點工況下的修正后熱耗率，繪制出對應的滑壓試驗曲線，圖1為200MW負荷下的滑壓試驗曲線，同樣分別在各負荷下均繪制出類似圖1的滑壓試驗曲線。從曲線上查得修正后熱耗率最小時對應的壓力點即為最優滑壓點，并記錄下對應的修正后發電機功率。表2機組試驗工況匯總表在280MW、260MW、230MW、200MW、170MW負荷下分別得出最優主蒸汽壓力和對應的修正后發電機功率，具體數據見表3。表3機組滑壓優化后數據發電機功率MW280260230200170優化后主汽壓MPa16.4215.4814.0812.6711.27根據表2中數據就可以擬合得出優化后的滑壓曲線函數如下：Pzq＝4.683×10-2×Q+3.305(3)，式中的Pzq——最優主蒸汽壓力，MPa，10≤Pzq≤16.7；Q——發電機功率，MW，160≤Q≤360。相應的可以繪制出機組在設計背壓下的滑壓曲線如圖2。圖3為機組背壓對功率的修正曲線，在機組通常背壓運行范圍內(2.5kPa～11.8kPa)和機組通常負荷運行區間(160MW～360MW)，選取若干個背壓值(2.5、2.75、3……11、11.5、11.8)和發電機功率值(165、180、195……330、345、360)。在每個背壓下，利用修正曲線對選取的各發電機功率進行相應修正，將修正后的發電機功率值代入公式(3)，即可得出不同背壓下的滑壓值。具體數據見表4。根據表4中的滑壓數據對公式(2)進行回歸分析，可得到公式系數，進而得出滑壓控制函數如下：式中Pzq——最佳主蒸汽壓力(絕壓)，MPa，10≤Pzq≤16.7；Pk——平均排汽壓力(絕壓)，kPa，2.5≤Pk≤11.8；Q——發電機功率，MW，160≤Q≤360。公式(4)是一個多維曲面函數，是由機組背壓和發電機功率共同決定的。將公式(4)做入DCS組態中，就可以實現多維曲面的汽輪機滑壓優化控制。表4機組不背壓下的滑壓值最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。當前第1頁1 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