[发明专利]一种汽轮机主蒸汽压力运行曲线及其优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及热能机械的一种压力运行方式，特别涉及电站汽轮机的主蒸汽压力变工况运行方式。

背景技术

节能减排已逐渐成为全球最为关注的热点话题，提高能源利用率，降低能源消耗，俨然已成为各行各业研究人员所肩负的历史重任。而电力作为工业发展和社会经济不断进步的支撑行业，其中火力发电所消耗的煤炭资源约占煤炭总消耗量的一半，在能源结构上处于非常重要的位置。

由于工业生产用电、民用电等不同季节、不同时刻差异非常明显。为了满足用户最大需求的需要，电力装机总容量往往处于严重超容量状态，从而导致我国发电机组长期、频繁处于低负荷工况运行。全球经济的不稳定因素越来越多，国际经济对国内电力需求的影响越来越来越明显，造成电力需求的不稳定波动越来越频繁，从而对我国火电机组中、低负荷高效运行提出了更高的要求。

全面考虑发电机组的经济性、安全稳定性、指令响应特性等多项指标，目前我国汽轮发电机组普遍采用定‐滑‐定综合滑压运行方式。所采用的定‐滑‐定主蒸汽压力运行曲线大都根据设备制造方提供的较为粗糙的压力‐负荷曲线，其运行经济性受汽轮机喷嘴组通流特性、喷嘴组运行组合方式以及整个机组通流特性影响较大。近几十年来国内外各电力研究单位相继采用主蒸汽温度修正、背压修正、主蒸汽流量修正或汽耗率修正等办法对原来的压力‐负荷运行曲线进行修正，取得了不错的效果。甚至也有研究单位提出采用机器学习进行数学建模的办法，建立热耗与主蒸汽压力、主蒸汽温度、机组负荷、环境温度等参数之间的数学模型，并采用遗传算法等进行求解，从而进行实时优化。

目前大部分研究单位都在原有“定‐滑‐定”压力运行曲线基础上进行修修补补，其研究都没用突破“定‐滑‐定”压力运行方式的限制。而根据汽轮机组通流结构及其运行方式，其最佳压力曲线不可能是目前普遍采用的定‐滑‐定曲线那样的折线段，因为连续性的负荷调整对应的最佳压力运行曲线一定是一条连续性的曲线。

发明内容

本发明为突破国内汽轮机在优化运行领域的局限，从汽轮通流特性和喷嘴组物理结构等本原角度分析，提出一种汽轮机主蒸汽压力运行曲线及其优化方法。

本发明的技术方案如下：

一种汽轮机主蒸汽压力运行曲线及其优化方法，该压力运行曲线包括低负荷定压运行直线段AB、中间负荷滑压运行直线段B′C和高负荷定压运行直线段C′D，其特征在于：在低负荷定压运行直线段AB和中间负荷滑压运行直线段B′C之间增加中低负荷平滑过渡弧线段BB′，在中间负荷滑压运行直线段B′C和高负荷定压运行直线段C′D之间增加中高负荷平滑过渡弧线段CC′,所述的压力运行曲线整体呈类S型，其优化方法如下

步骤1：在高、中、低三个负荷区间分别选取一个高负荷小区间、中负荷小区间和低负荷小区间，以及剩下的中低负荷小区间和中高负荷小区间，分别设定主蒸汽压力目标函数为P_低=c₁，P_高=c₂，P_中=a*N+b，a，b，c₁和c₂为常数，N为负荷，采用最小二成法根据区间数据选取整体热耗最低的函数，然后设定中高负荷区间和中低负荷区间的圆弧线目标函数和e₁，f₁，g₁，e₂，f₂，g₂为常数，以与两边直线段延长直线相切为限定条件，采用最小二成法根据区间数据选取热耗最低的函数；

步骤2：在一轮目标函数选取后，各相切的直线段和曲线段连成一条连续的曲线段作为基础曲线0，

步骤3：根据基础曲线0各直线段或曲线段的新区间，重复步骤1和步骤2的过程，形成新的曲线1；

步骤4：设定曲线允许误差限，将曲线1与曲线0对比，如果两条曲线在允许误差限内，结束迭代，否则，将曲线1赋值给曲线0，转到步骤3。