[发明专利]一种结合现场数据的过热器机理模型动态参数整定方法

说明书

本发明公开了一种结合现场数据的过热器机理模型动态参数整定方法，该方法根据基本的物理定律从系统内部工作过程出发，建立系统机理仿真模型，以过热器出口参数作为特征参数，为了提高模型精度，将过热器分为五段建模，并且增加模型动态参数α，根据实际运行特性对仿真模型进行优化调整，该方法结合过热器机理模型和基于现场数据的传递函数辨识模型，利用粒子群智能算法，在火电机组闭环运行情况下，根据现场数据辨识出的传递函数模型的时间常数，自动根据误差函数整定机理模型中的动态参数大小，可以有效地改进机理模型建立时对实际过程动态特性的简化和不足，提高动态特性仿真精度和仿真系统的开发效率。

技术领域

本发明涉及一种参数整定方法，具体涉及一种结合现场数据的过热器机理模型动态参数整定方法，属于过热器动态特性仿真建模技术领域。

背景技术

随着火电机组规模的不断扩大和科学技术水平的不断提高，单元机组正朝着大容量、高参数和高自动化的方向发展，这要求仿真系统不仅能够稳定的运行，而且能为控制系统的组态、方案的优化、参数的整定等提供更好的指导。而实现这些要求的关键在于要建立高可靠性的仿真模型。

由于大部分热工对象都具有复杂、非线性、参数时变等特征，要建立一个全范围适用的仿真模型是比较困难的，而且在开发仿真机的过程中没有遵循统一的、公认的方法论或是开发规范，在建立设备的数学模型时会有一些简化或者忽略，由此建立起来的数学模型不够准确，很难满足各种使用需要，使得仿真结果的可信度大大降低，不能很好地反映系统的动态特性。

目前过热器仿真模型大多采用集总参数模型，对过热器仿真模型动态特性的调整还主要依靠专家人员的运行经验，开发人员根据经验反复调试模型参数，需要花费大量时间，工作强度大、效率比较低，而目前的火电机组广泛使用了DCS和SIS系统，可以方便的获取机组运行的历史数据，如何充分利用这些现场数据来优化仿真模型参数，减少开发人员的调试时间，提高模型动态特性仿真精度成为目前系统仿真领域的重要研究内容之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结合现场数据的过热器机理模型动态参数整定方法，该方法能够充分利用火电机组的历史运行数据，对过热器仿真模型的动态模拟效果进行优化，使得仿真模型运行结果更好地符合现场系统的动态特性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种结合现场数据的过热器机理模型动态参数整定方法，包括如下步骤：

步骤1，根据过热器工作的机理过程，建立过热器机理仿真模型，在建模时以过热器出口参数作为集总参数，同时做如下假设：(1)过热器中工质流动阻力集中在入口环节；(2)所有并联管道用一根等效管道代替，且等效管道的流通面积为所有并联管道流通面积之和，等效管道的长度为所有并联管道的平均长度；(3)沿管长方向工质吸热均匀，不随位置改变而变化；所述过热器机理仿真模型包括工质质量守恒方程、工质能量守恒方程、管内传热方程、金属蓄热方程以及工质侧动量守恒方程，其中，工质能量守恒方程具体形式为：

式中，α为动态参数；V为过热器的容积，m³；ρ₂为过热器出口工质密度，kg/m³；u₂为过热器工质出口内能，kJ/kg；τ为时间，s；D₁、D₂分别为过热器进、出口工质质量流量，kg/s；h₁、h₂分别为过热器进、出口工质的焓，kJ/kg；Q_m为过热器工质吸热量，kJ/s；

将过热器分为五段建模，每段都采用上述机理仿真模型，每段长度为等效管道的五分之一，且后一段建模的进口温度为前一段建模的出口温度；

步骤2，采集锅炉负荷处于稳定工况下的机组历史运行数据，选取的输入信号为过热器进口汽温，输出信号为过热器出口汽温，对采集的机组历史运行数据进行滤波、剔除粗大值以及零均值化预处理；