本發明涉及機電智能控制技術領域，具體地說是一種基于凝結水節流的火電機組控制方法及系統。

背景技術：

通常，變頻能力是發電機組的并網的必備能力。電網頻率的快速穩定、高質量的通電技術才能滿足混合電網的要求。為了實現和滿足通電技術的要求，傳統火力發電廠對于火力發電機組的節能和性能控制主要依靠控制機組的燃料進出來達到實現控制機組負荷的目的?，F實中發現傳統機組控制系統存在控制延遲和燃燒慣性問題等突出問題。因此不得不思考新的管理和控制技術來提高火電機組的工作效率。

在長期電廠并網的管理中發現，充分利用火電機組工作中產生的蓄熱可以很好地解決這一問題。因此凝結水節流技術應運而生，1992年siemens公司在歐洲國家電網的要求下，提出并采用了凝結水節流技術用以實現機組負荷快速而有效的調控。

現有的采用凝結水節流技術進行機組負荷調控存在著效率低下、截流水位控制不及時。此外調控策略不夠完善使得機組負荷過載，減少設備的使用壽命。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于改進的凝結水節流的火電機組控制方法，其基于凝結水節流的負荷調節方案，采用“全滑壓和調控凝結水流量”的變負荷控制策略，能夠提高機組的效率；控制凝結水流量在短時間內快速改變，在除氧器和凝汽器中的水位調節范圍內，調節閥口的尺寸來增加或減少凝結水流量值，實現對低壓加熱器及除氧器中汽輪機的抽汽量調節，進而短時獲取或釋放一部分機組的負載。

為此，本發明采用如下的技術方案：一種基于凝結水節流的火電機組控制方法，包括如下步驟：

步驟1)，優化控制策略分析

步驟11)，在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎上，依據補水調節閥的開度調節水位變化；

步驟12)，改進低壓加熱器疏水控制系統，進而實現低壓加熱器在凝結水節流控制系統中的平穩控制，提高系統的穩定性；

步驟13)，優化機組負荷指令的控制，實現節流閥口的開關和口徑流量控制自如，確保機組的安全運行；

步驟2)，根據質量和能量守恒定律，構建熱經濟狀態方程

步驟21)，構建汽水分布方程；

步驟22)，構建系統動力輸出功率方程；

步驟23)，構建系統動力輸入能量方程；

步驟3)，凝結水節流功率調節計算

步驟31)，分析除氧器進出口汽水流動態以及進入低壓加熱器的凝結水流量建立數學模型；

進一步地，步驟21)中，所述的汽水分布方程如下：

[a][di]+[qf]＝d0[τi]，

式中，[di]為加熱器進出汽流量矩陣，qf為額外加熱量矩陣，d0為加熱器對應的抽汽流量，其中，[a]為系統矩陣，[a]的表達式為：

其中：

qi為第i級加熱器的出氣熵增量，qi＝hi-hdiqi或qi＝hi-hw(i+1)；

hi為第i級加熱器的抽汽焓值；

τ為進水熵增量，τi＝hwi-hw(i+1)；

γi為第i級加熱器的給水焓升，γi＝hd(i-1)-hw(i+1)或γi＝hd(i-1)-hdi；

hdi為第i級加熱器的疏水焓值；

hwi表示第i級加熱器出口焓值。

進一步地，步驟22)中，所述的系統動力輸出功率方程如下：

n＝d0(h0+σ-hc)-∑idi(h0+σ-hc)-∑i+1di(hi-hc)+nf，

上式中，d0表示加熱器對應的入口處抽汽質量流量矩陣，h0為加熱器進口處抽氣焓值，σ為汽焓值調節參數，hi表示第i級加熱器對應的抽汽焓值，hc表示第i級加熱器對應的損耗汽焓值；nf表示外功率矩陣，di表示第i級加熱器對應的抽汽質量流量矩陣，n表示單機容量。

進一步地，步驟23)中，所述的系統動力輸入能量方程如下：

q＝d0(h0+σ-hw9)+qfr，

上式中，q為動力輸入能量，hw9代表第8級加熱器的入口焓值，qfr為抽汽能量。

進一步地，步驟31)中，

01#高壓加熱器增加qm,1,h1：

(h1-hd1)d1＝(hw1-hw2)dfw，

02#高壓加熱器增加qm,2,h2：

(hd1-hd2)d1+(h2-hd2)d2＝(hw2-hw3)dfw，

03#高壓加熱器增加qm,3,h3：

(hd2-hd3)(d1+d2)+(h3-hd3)d3＝(hw3-hw4)dfw，

05#低壓加熱器減少qm,5,h5：

(h5-hd5)d5＝(hw5-hw6)dcw，

上式中，dcw為流經各低壓加熱器的凝結水質量流量；

06#低壓加熱器減少qm,6,h6：

d5hd5+d6h6+dcwhw7＝(d5+d6)hd6+dcwhw6，

07#低壓加熱器減少qm,7,h7：

(d5+d6)hd6+d7h7+dcwhw8＝(d5+d6+d7)hd7+dcwhw7，

08#低壓加熱器減少qm,8,h8：

(d5+d6+d7)hd7+d8h8+dcwhw9＝(d5+d6+d7+d8)hd8+dcwhw8；

式中，hi表示第i級加熱器對應的抽汽焓值，qm,i表示第i級加熱器的抽汽質量流量，hw1～hw8表示第1到8級加熱器的出口焓值，hdi為第i級加熱器的疏水焓值，dfw為流過各高壓加熱器的供水流量，h1表示第一級加熱器對應的抽汽焓值，di表示第i級加熱器對應的抽汽質量流量矩陣。

根據對應關系綜上得出節流前后抽汽量的矩陣表達形式：

式中，k表示凝結水的倍數值。

本發明采用的另一技術方案是提供采用上述控制方法得到的控制系統，包含：

優化控制策略分析模塊：在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎上，依據補水調節閥的開度調節水位變化；改進低壓加熱器疏水控制系統，進而實現低壓加熱器在凝結水節流控制系統中的平穩控制，提高系統的穩定性；優化機組負荷指令的控制，實現節流閥口的開關和口徑流量控制自如，確保機組的安全運行；

熱經濟狀態方程構建模塊：用于構建汽水分布方程，構建系統動力輸出功率方程，以及構建系統動力輸入能量方程；

凝結水節流功率調節計算模塊：分析除氧器進出口汽水流動態平衡，建立數學模型；分析進入低壓加熱器的凝結水流量。

本發明具有的有益效果在于：本發明改進了傳統凝結水控制系統的使用效率，在火力機組發電廠的節能管控中，能夠實現較大的節能產生經濟效益，具有實際的應用價值。

附圖說明

圖1是凝結水節流前回、加熱系統圖；

圖2是本發明控制系統應用時的示意圖；

圖3是本發明控制系統的結構化模塊圖。

具體實施方式

下面參照附圖，進一步說明本發明。

實施例一

本實施例為一種基于改進的凝結水節流的火電機組控制方法，包括如下步驟：

步驟1，優化控制策略分析

step11在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎上，依據補水調節閥的開度調節水位變化。

step12改進低壓加熱器疏水控制系統，近而實現低壓加熱器在凝結水節流控制系統中的平穩控制，提高系統的穩定性。

step13優化機組負荷指令的控制實現節流閥口的開關和口徑流量控制自如，確保機組的安全運行。

步驟2，根據質量和能量守恒定律，建立熱經濟狀態方程

step21汽水分布方程：

[a][di]+[qf]＝d0[τi]，

[di]為加熱器進出汽流量矩陣，其中[a]為系統矩陣，[a]的表達式為：

其中：qi為第i級加熱器的出氣熵增量，qi＝hi-hdiqi或qi＝hi-hw(i+1)；hi為第i級加熱器的抽汽焓值；

τ為進水熵增量，τi＝hwi-hw(i+1)；

γi為第i級加熱器的給水焓升，γi＝hd(i-1)-hw(i+1)或γi＝hd(i-1)-hdi；

hdi為第i級加熱器的疏水焓值；

hwi表示第i級加熱器出口焓值。

step22系統動力輸出功率方程：

n＝d0(h0+σ-hc)-∑idi(h0+σ-hc)-∑i+1di(hi-hc)+nf，

上式中，d0表示加熱器對應的入口處抽汽質量流量矩陣，h0為加熱器進口處抽氣焓值，σ為汽焓值調節參數，hi表示第i級加熱器對應的抽汽焓值，hc表示第i級加熱器對應的損耗汽焓值；nf表示外功率矩陣，di表示第i級加熱器對應的抽汽質量流量矩陣，n表示單機容量。

step23系統動力輸入能量方程：

q＝d0(h0+σ-hw9)+qfr，

上式中，q為動力輸入能量，hw9代表第8級加熱器的入口焓值，qfr為抽汽能量。

步驟3，凝結水節流功率調節計算

step31分析除氧器進出口汽水流動態平衡，建立數學模型。

步驟31)中，

01#高壓加熱器增加qm,1,h1：

(h1-hd1)d1＝(hw1-hw2)dfw，

02#高壓加熱器增加qm,2,h2：

(hd1-hd2)d1+(h2-hd2)d2＝(hw2-hw3)dfw，

03#高壓加熱器增加qm,3,h3：

(hd2-hd3)(d1+d2)+(h3-hd3)d3＝(hw3-hw4)dfw，

05#低壓加熱器減少qm,5,h5：

(h5-hd5)d5＝(hw5-hw6)dcw，

上式中，dcw為流經各低壓加熱器的凝結水質量流量。

06#低壓加熱器減少qm,6,h6：

d5hd5+d6h6+dcwhw7＝(d5+d6)hd6+dcwhw6，

07#低壓加熱器減少qm,7,h7：

(d5+d6)hd6+d7h7+dcwhw8＝(d5+d6+d7)hd7+dcwhw7，

08#低壓加熱器減少qm,8,h8：

(d5+d6+d7)hd7+d8h8+dcwhw9＝(d5+d6+d7+d8)hd8+dcwhw8；

式中，hi表示第i級加熱器對應的抽汽焓值，qm,i表示第i級加熱器的抽汽質量流量，；hw1～hw8表示第1到8級加熱器的出口焓值，hdi為第i級加熱器的疏水焓值，dfw為流過各高壓加熱器的供水流量，h1表示第一級加熱器對應的抽汽焓值，di表示第i級加熱器對應的抽汽質量流量矩陣。

根據對應關系綜上得出節流前后抽汽量的矩陣表達形式：

式中，k表示凝結水的倍數值。

實施例二

本實施例為一種基于改進的凝結水節流的火電機組控制系統，包含：

優化控制策略分析模塊：在基于除氧器以及凝汽器水位變化的基礎上，依據補水調節閥的開度調節水位變化；改進低壓加熱器疏水控制系統，進而實現低壓加熱器在凝結水節流控制系統中的平穩控制，提高系統的穩定性；優化機組負荷指令的控制，實現節流閥口的開關和口徑流量控制自如，確保機組的安全運行；

熱經濟狀態方程構建模塊：用于構建汽水分布方程，構建系統動力輸出功率方程，以及構建系統動力輸入能量方程；

凝結水節流功率調節計算模塊：分析除氧器進出口汽水流動態平衡，建立數學模型；分析進入低壓加熱器的凝結水流量。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或計算機程序產品。因此，本發明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內任何和所有等價的范圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和范圍內。