[发明专利]凝汽器数字孪生模型的状态校正方法、系统、设备及介质

说明书

本发明公开了一种凝汽器数字孪生模型的状态校正方法、系统、设备及介质，所述状态校正方法包括以下步骤：获取预构建的初始凝汽器数字孪生模型；采用电厂数据集合对模型参数进行辨识，获得电厂的凝汽器数字孪生模型；模型参数包括凝汽器传热系数、凝汽器热井截面积、冷却水管金属质量、冷却水管比热容、总对流换热面积以及冷却水对流放热系数；基于强跟踪容积卡尔曼滤波算法，利用冷却水出口温度、凝汽器工作压力和热井水位的电厂观测数据对电厂的凝汽器数字孪生模型进行状态校正。本发明通过实际观测数据对凝汽器孪生模型的状态进行校正，同时可估计出凝汽器冷却水流量，能够提高凝汽器孪生模型的可靠性。

技术领域

本发明属于工业自动化技术领域，特别涉及一种凝汽器数字孪生模型的状态校正方法、系统、设备及介质。

背景技术

随着大数据、云计算、人工智能等技术的发展进步，现代工业正在高速发展，建设智能的工业系统已然成为工业行业的共识。作为典型的工业行业之一，发电厂在社会生产生活当中扮演着重要的角色；其中，火力发电是主要的电力来源，在发电行业起着举足轻重的作用。

目前，火力发电亟需进行优化改革以及技术创新，以提升火力发电的经济效益，实现火力发电的智能化管控以及实现能源的可持续发展。将数字孪生技术应用到火力发电行业，能够有效模拟火力发电系统的生产运行并反映物理系统的全生命周期数据特征，从而为火力发电的智能化生产管理和智能电厂的构建提供技术支撑，具有十分重要的理论意义和实际价值。在已有的研究中，数字孪生体模型主要为简化的数学模型，难以精确地模拟真实系统的运行状况，所产生的孪生数据与真实物理数据差距较大；如果不引入真实观测数据进行数据校准，随着系统的运行，孪生系统与实际系统的差异会不断累积扩大，最终导致孪生系统的失效。

凝汽器是构成火电厂的重要设备之一，其主要任务是将汽轮机的排汽凝结成水，重新送回锅炉进行循环，实现工质回收，并在汽轮机排汽口处建立与维持一定的真空度；凝汽器运行状态的好坏直接影响整个火电厂的安全、稳定和经济运行。对于凝汽器来说，冷却水流量是实现蒸汽冷凝和凝汽器正常工作的关键因素，它的变化会影响凝汽器工作压力、蒸汽凝结量、端差等，过大或过小的冷却水流量都会给凝汽器带来较大的影响，若不对冷却水流量进行估计，则一旦真实凝汽器的冷却水流量发生改变，则会造成凝汽器孪生模型数据精度的下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凝汽器数字孪生模型的状态校正方法、系统、设备及介质，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的凝汽器数字孪生模型状态校正方法具体是一种基于强跟踪容积卡尔曼滤波的凝汽器数字孪生模型状态校正方法，其通过实际观测数据对凝汽器孪生模型的状态进行校正，同时可估计出凝汽器冷却水流量，能够提高凝汽器孪生模型的可靠性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明第一方面提供的一种凝汽器数字孪生模型的状态校正方法，包括以下步骤：

获取预构建的初始凝汽器数字孪生模型；

采用电厂数据集合对所述初始凝汽器数字孪生模型的模型参数进行辨识，获得所述电厂的凝汽器数字孪生模型；其中，所述模型参数包括凝汽器传热系数、凝汽器热井截面积、冷却水管金属质量、冷却水管比热容、总对流换热面积以及冷却水对流放热系数；

基于强跟踪容积卡尔曼滤波算法，利用冷却水出口温度、凝汽器工作压力和热井水位的电厂观测数据对所述电厂的凝汽器数字孪生模型进行状态校正。

本发明方法的进一步改进在于，所述初始凝汽器数字孪生模型包括：

1)在凝汽器壳侧，根据壳侧蒸汽质量守恒和能量守恒得，