專利名稱：適應運行工況變化的發電機組運行參數正確性檢驗方法
技術領域：
本發明屬于發電機組運行監測技術領域，特別涉及一種適應運行工況變化的發電 機組運行參數正確性檢驗方法。
背景技術：
大型發電機組需要監控的參數很多，如典型的600麗機組過程監控參數多達 6000 8000個。監控參數有些直接來自于現場傳感器的原始檢測數據，如溫度、壓力等， 也有些是原始檢測數據的二次計算結果，如工質焓、各種效率等。利用監控參數可進一步實 現1)機組運行狀態監視，如機組運行是否正常，有無報警等；2)機組運行性能分析，如經 濟性、穩定性、環保性指標計算與分析等；3)自動控制，如通過調整執行機構輸出使被控參 數跟隨目標值。因此確保監控參數的正確性是實現發電機組安全、穩定、經濟運行的前提。 監控參數不可預知的偏離真實值，將可能導致1)誤報警，致使運行值班人員操作失誤；2) 性能計算結果不準，降低機組經濟性；3)自動控制系統調節失靈，引起安全事故。造成監控 參數偏離真實值的原因主要有1)傳感器故障；2)安裝點松動、積灰、腐蝕等；3)信號傳輸 過程電磁干擾；4) 二次計算參數計算條件發生變化，如工質實際已進入濕蒸汽區時仍按干 蒸汽條件計算焓值等。發電機組重要運行參數在使用前要進行正確性檢驗。目前采用的檢驗方法主要有(1)基于傳感器斷線檢查的檢驗方法，在信號進入分散控制系統(DCS)之后，通過 質量判斷模塊進行傳感器斷線檢查，其原理是一般情況下，傳感器輸出為4-20mADC電流 信號，當傳感器斷線時，DCS接受到OmA信號，即可判斷為信號壞質量，給出報警并傳遞給相 應處理邏輯。(2)基于參數上下限及變化率的檢驗方法。給出某些參數在整個運行工況范圍內 可能的上下限及最大變化率，當檢測到實際參數值處于上下限之外或實際變化率大于最大 變化率時，給出報警并傳遞給相應處理邏輯。(3)基于信號冗余的檢驗方法。對于重要參數同時安裝多個測點，或通過軟計算方 法構成冗余，比較冗余信號之間的偏差，當偏差絕對值大于給定閾值時表示信號故障，給出 報警并傳遞給相應處理邏輯。(4)基于參數參考值的檢驗方法。一些參數在某一參考值附近波動，該參考值可能 為設計值或通過負荷修正的設計值。當檢測到實際參數值與參考值偏差超過給定閾值時， 給出報警并傳遞給相應處理邏輯。上述檢驗方法中，方法(1)、(2)簡單快速，適用于嚴重故障檢測，但檢驗精度低， 且沒有給出可能的參數替代值；方法(3)檢驗精度高且可給出可能的參數替代值，但需要 額外的硬件、軟件支持，實施費用高，不可能應用到所有參數；方法(4)具有一定的精度且 可給出可能的參數替代值，但難以找到所有參數的參考值，且參考值為常數或與負荷具有 固定關系，不能隨實際工況更新，故只能針對個別參數實施。
發明內容
本發明的目的是提供一種適應運行工況變化的發電機組運行參數正確性檢驗方 法，其特征在于，包括(1)發電機組運行工況劃分首先將發電機組當成一個獨立系統，發電機組當前所處狀態是由外部參數與內部 參數描述的，外部參數是系統與外界的聯系，受外部因素影響，是不可改變的，典型的外部 參數有隨電網調度指令變化的機組負荷、隨當前燃燒煤種變化的入爐煤質、隨當前天氣情 況變化的環境溫度；內部參數是機組在外部參數約束下，對系統內部各個環節運行狀況的 描述，包括工質壓力、溫度、流量和焓值；內部各參數之間應該滿足質量平衡、能量平衡、動 量平衡這些特定的運行規律，可見，內部參數隨外部參數與系統結構的變化而變化，對于已 投入運行的機組來說，系統結構已經確定，故內部參數僅隨外部參數而變化；把外部參數的組合定義為運行工況，因此每一種外部參數組合就對應一種運行工 況；實際運行過程中會遇到不同的外部參數組合，也就形成了多種運行工況。以機組負荷P、環境溫度T及入爐煤發熱量Q三個外部參數來確定運行工況，設三 個外部參數的取值范圍分別為Pmin-Pmax、Tmin-Tmax及Qmin-Qmax，分別離散化為Np、Nr, Nq個區間，稱為分段數，則三個外部參數第i段對應的參數取值范圍分別為
機組負荷P
將上述三個外部參數按分段號組合，即可得到Np X凡X Nq個機組運行工況，各工況 定義如表1所示。 表1運行工況劃分及其運行參數工況值
至此，把機組外部參數組合與運行工況號對應起來。(2)適應工況變化的運行參數工況值計算方法在某一確定的工況下，機組運行參數都有一個理論參考值，因為它隨實際工況變 化，故我們稱之為運行參數工況值。由于發電機組過于復雜，企圖通過機理分析方法得到所 有運行參數工況值是不現實的，這里給出一種通過數據統計求取運行參數工況值的方法。運行參數工況值計算流程(a)機組穩定性判斷用于判斷機組是否處于穩定狀態，只有在穩定狀態下才進行工況值計算，機組穩 定性判斷的思路是機組負荷與主蒸汽壓力在一段時間內變化量均小于給定閾值，具體為持續時間Δ內機組實際負荷變化量小于δψ，且持續時間Δ內機組主蒸汽壓力變化量小于δ ρ其中δ ff為負荷變化閾值設定值，δ ρ為主蒸汽壓力變化閾值設定值。(b)獲得機組實際工況號根據當前機組負荷、環境溫度及煤發熱量值，代人式(1)_(3)進行計算，從表1中 查得機組實際工況號；(c)運行參數的更新利用當前工況下運行參數實際值對表1中對應工況下的運行參數工況值進行更 新。更新方法有兩種一是用實際值替代工況值；二是用實際值與工況值的加權和替代工 況值；(3)適應工況變化的運行參數正確性檢驗方法經過上述(1)、(2)步后，已經建立了表1所示的運行工況相對應的參數工況值表， 每次使用運行參數前都要進行參數正確性檢驗，檢驗流程如下(a)獲得當前工況號根據當前機組負荷、環境溫度及煤發熱量值，代人式(1)_(3)進行計算，從表1中 查得機組實際工況號；(b)獲得參數工況值從工況參數表中獲得工況對應的各參數工況值。
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(c)參數正確性檢驗算法仍以主蒸汽壓力為例，設當前工況下實測參數值為P，工況值為Ptl，則給定一縮放 因子a :0 < a < 1，按如下算法進行正確性檢驗 當滿足式(4)時，則判斷為參數正確，否則判斷為參數異常。(4)異常情況下運行參數的替換當判斷參數異常時，將以工況值替換實際值，并在后續應用中給出提示；如前述，當式(4)不滿足時，說明實測參數值P遠離工況值Ptl，認為實測參數值P 已出現故障，進而進行參數替換，即用工況值替換參數值P = P0本發明的有益效果是給出一種適應運行工況變化的參考值(這里稱為工況值)計 算方法，并根據工況值實現發電機組參數正確性檢驗，其特點是可對所有參數進行正確性 檢驗；對運行工況具有自適應能力；參數故障時高精度給出其替代值。
圖1運行參數工況值更新流程圖2運行參數正確性檢驗流程
具體實施例方式本發明提供一種適應運行工況變化的發電機組運行參數正確性檢驗方法，首先對 發電機組運行工況劃分，將發電機組當成一個獨立系統，發電機組當前所處狀態是由外部 參數與內部參數描述的，外部參數是系統與外界的聯系，受外部因素影響，是不可改變的， 典型的外部參數有隨電網調度指令變化的機組負荷、隨當前燃燒煤種變化的入爐煤質、隨 當前天氣情況變化的環境溫度；內部參數是機組在外部參數約束下，對系統內部各個環節 運行狀況的描述，包括工質壓力、溫度、流量和焓值；內部各參數之間應該滿足質量平衡、能 量平衡、動量平衡這些特定的運行規律，可見，內部參數隨外部參數與系統結構的變化而變 化，對于已投入運行的機組來說，系統結構已經確定，故內部參數僅隨外部參數而變化；把外部參數的組合定義為運行工況，因此每一種外部參數組合就對應一種運行工 況；實際運行過程中會遇到不同的外部參數組合，也就形成了多種運行工況。以機組負荷P、環境溫度T及入爐煤發熱量Q三個外部參數來確定運行工況，按照 上述公式(1)_(3)進行計算，得到運行參數工況值表1中所示的工況號；(2)適應工況變化的運行參數工況值計算方法，運行參數工況值計算流程(a)機組穩定性判斷用于判斷機組是否處于穩定狀態，只有在穩定狀態下才進行工況值計算，機組穩 定性判斷的思路是機組負荷與主蒸汽壓力在一段時間內變化量均小于給定閾值，具體為持續時間Δ內機組實際負荷變化量小于δ ，且持續時間Δ內機組主蒸汽壓力變化量小于δ ρ其中δ ff為負荷變化閾值設定值，δ ρ為主蒸汽壓力變化閾值設定值。
(b)獲得當前工況號根據當前機組負荷、環境溫度及煤發熱量值，代人式(1)_(3)進行計算，從表1中 查得機組實際工況號；(c)參數工況值計算與更新(如圖1所示)從表1中獲得工況對應的各參數工況值并與當前實際參數一起進行統計計算，結 果作為新的工況值替換原工況值。以表1中工況號5為例當前工況為5，此時工況表1中主蒸汽壓力工況值為 18MPa，若實際主蒸汽壓力為18. 2MPa，則利用平均值法計算得到工況5下新的主蒸汽壓力 工況值為(18+18. 2)/2 = 18. IMPa(3)適應工況變化的運行參數正確性檢驗方法經過上述(1)、(2)步后，已經建立了與運行工況相對應的參數工況值表(表1)。 每次使用運行參數前(如報警檢測、性能計算、自動控制等)都要進行參數正確性檢驗，檢 驗流程(如圖2所示)，說明如下(a)獲得當前工況號根據當前機組負荷、環境溫度及煤發熱量值，代人式(1)_(3)進行計算，從表1中 查得機組實際工況號；(b)獲得參數工況值從工況參數表中獲得工況對應的各參數工況值。(c)參數正確性檢驗算法仍以主蒸汽壓力為例，設當前工況下實測參數值為P，工況值為Ptl，則給定一縮放 因子a :0彡a彡1，按式(4)進行正確性檢驗當滿足式(4)時，則判斷為參數正確，否則判斷為參數異常。(4)異常情況下運行參數的替換當判斷參數異常時，將以工況值替換實際值，并在后續應用中給出提示；如前述，當式(4)不滿足時，說明實測參數值P遠離工況值Ptl認為實測參數值P已 出現故障，進而進行參數替換，即用工況值替換參數值P = P0實施時要將該發明編寫成軟件模塊，該軟件模塊可運行在(I)DCS中(需要DCS自編程功能支持)，作為DCS擴展功能模塊；(2)監控信息系統(SIS)中，即可作為SIS功能模塊，也可作為獨立程序運行，數據 庫及運算結果與SIS共享；(3)獨立于DCS或SIS的外掛工控系統中，通過通信與二者聯系。該工控系統用以 完成DCS或SIS不具備的高級應用功能，如燃燒優化、負荷分配等。
權利要求
一種適應運行工況變化的發電機組運行參數正確性檢驗方法，其特征在于，包括(1)發電機組運行工況劃分首先將發電機組當成一個獨立系統，發電機組當前所處狀態是由外部參數與內部參數描述的，外部參數是系統與外界的聯系，受外部因素影響，是不可改變的，典型的外部參數有隨電網調度指令變化的機組負荷、隨當前燃燒煤種變化的入爐煤質、隨當前天氣情況變化的環境溫度；內部參數是機組在外部參數約束下，對系統內部各個環節運行狀況的描述，包括工質壓力、溫度、流量和焓值；內部各參數之間應該滿足質量平衡、能量平衡、動量平衡這些特定的運行規律，可見，內部參數隨外部參數與系統結構的變化而變化，對于已投入運行的機組來說，系統結構已經確定，故內部參數僅隨外部參數而變化；把外部參數的組合定義為運行工況，因此每一種外部參數組合就對應一種運行工況；實際運行過程中會遇到不同的外部參數組合，也就形成了多種運行工況。以機組負荷P、環境溫度T及入爐煤發熱量Q三個外部參數來確定運行工況，設三個外部參數的取值范圍分別為Pmin Pmax、Tmin Tmax及Qmin Qmax，分別離散化為NP、Nr、Nq個區間，稱為分段數，則三個外部參數第i段對應的參數取值范圍分別為機組負荷P <mrow><mfrac> <mrow><msub> <mi>P</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>P</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mi>i</mi><mo>≤</mo><mi>P</mi><mo><</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>P</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>P</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0,1</mn><mo>,</mo><mi>Λ</mi><mo>,</mo><msub> <mi>N</mi> <mi>P</mi></msub><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>環境溫度T <mrow><mfrac> <mrow><msub> <mi>T</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>T</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>T</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mi>i</mi><mo>≤</mo><mi>T</mi><mo><</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>T</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>T</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>T</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0,1</mn><mo>,</mo><mi>Λ</mi><mo>,</mo><msub> <mi>N</mi> <mi>T</mi></msub><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>入爐煤發熱量Q <mrow><mfrac> <mrow><msub> <mi>Q</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>Q</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>Q</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mi>i</mi><mo>≤</mo><mi>Q</mi><mo><</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>Q</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>Q</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>Q</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0,1</mn><mo>,</mo><mi>Λ</mi><mo>,</mo><msub> <mi>N</mi> <mi>Q</mi></msub><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>將上述三個外部參數按分段號組合，即可得到NP×Nr×Nq個機組運行工況，各工況定義如表1所示。表1運行工況劃分及其運行參數工況值 工況號 機組負 荷段號 環境溫 度段號 煤發熱 量段號 主蒸汽 壓力 鍋爐 效率 0 0 0 0 18.0 92.0…… 1 0 0 1 18.1 92.1…… 2 0 0 2 18.2 92.2…… 3 0 0 3 18.3 92.2…… 4 0 0 4 18.4 92.3…… 5 0 1 0 18.0 92.3…… …… …… …… …… ………… NP×NT×NQ 1 NP 1 NT 1 NQ 1 19.0 93.0……至此，把機組外部參數組合與運行工況號對應起來。(2)適應工況變化的運行參數工況值計算方法在某一確定的工況下，機組運行參數都有一個理論參考值，因為它隨實際工況變化，故我們稱之為運行參數工況值。由于發電機組過于復雜，企圖通過機理分析方法得到所有運行參數工況值是不現實的，這里給出一種通過數據統計求取運行參數工況值的方法。運行參數工況值計算流程(a)機組穩定性判斷用于判斷機組是否處于穩定狀態，只有在穩定狀態下才進行工況值計算，機組穩定性判斷的思路是機組負荷與主蒸汽壓力在一段時間內變化量均小于給定閾值，具體為持續時間Δ內機組實際負荷變化量小于δW，且持續時間Δ內機組主蒸汽壓力變化量小于δP其中δW為負荷變化閾值設定值，δp為主蒸汽壓力變化閾值設定值。(b)獲得機組實際工況號根據當前機組負荷、環境溫度及煤發熱量值，代人式(1) (3)進行計算，從表1中查得機組實際工況號；(c)運行參數的更新利用當前工況下運行參數實際值對表1中對應工況下的運行參數工況值進行更新。更新方法有兩種一是用實際值替代工況值；二是用實際值與工況值的加權和替代工況值；(3)適應工況變化的運行參數正確性檢驗方法經過上述(1)、(2)步后，建立了表1所示的運行工況相對應的參數工況值表，每次使用運行參數前都要進行參數正確性檢驗，檢驗流程如下(a)獲得當前工況號根據當前機組負荷、環境溫度及煤發熱量值，代人式(1) (3)進行計算，從表1中查得機組實際工況號；(b)獲得參數工況值從工況參數表中獲得工況對應的各參數工況值。(c)參數正確性檢驗算法仍以主蒸汽壓力為例，設當前工況下實測參數值為P，工況值為P0，則給定一縮放因子a0≤a≤1，按如下算法進行正確性檢驗 <mrow><mfrac> <msub><mi>P</mi><mn>0</mn> </msub> <mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>a</mi> </mrow></mfrac><mo>≤</mo><mi>P</mi><mo>≤</mo><msub> <mi>P</mi> <mn>0</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>a</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>當滿足式(4)時，則判斷為參數正確，否則判斷為參數異常。(4)異常情況下運行參數的替換當判斷參數異常時，將以工況值替換實際值，并在后續應用中給出提示；如前述，當式(4)不滿足時，說明實測參數值P遠離工況值P0認為實測參數值P已出現故障，進而進行參數替換，即用工況值替換參數值P＝P0
全文摘要
本發明公開了屬于發電機組運行監測技術領域的一種適應運行工況變化的發電機組運行參數正確性檢驗方法。首先對發電機組運行工況劃分，以機組負荷、環境溫度及入爐煤發熱量三個參數來確定運行工況，并制成運行參數工況值表，機組穩定狀態下根據實際工況及運行參數實時值更新工況值表，使各參數工況值隨工況變化；然后利用工況值表對運行參數進行正確性檢驗，使發電機組運行參數正確性檢驗過程對運行工況具有自適應能力；參數故障時高精度給出其替代值。
文檔編號G01R31/34GK101907685SQ20101021089
公開日2010年12月8日 申請日期2010年6月18日 優先權日2010年6月18日
發明者劉吉臻, 曾德良, 牛玉廣, 蘇凱 申請人:華北電力大學