[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

摘要

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。

主权项

1.一种结合现场数据的过热器机理模型动态参数整定方法，其特征在于，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；Qm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；步骤3，选取五阶结构的传递函数模型式中，K为增益系数，T为时间常数，s为传递函数的拉普拉斯复变量，对步骤2采集的机组历史运行数据采用粒子群智能算法，对传递函数模型中的K和T进行闭环辨识，得到最优解；步骤4，对步骤3辨识出的传递函数模型和步骤1建立的过热器机理仿真模型施加相同的扰动，即将过热器进口汽温温度阶跃扰动信号施加在前述两个模型上，采集两个模型出口温度并建立响应曲线，采集数据的时间选取两个模型中运行后达到稳态响应的时间，根据两个模型响应曲线建立均方差误差函数；步骤5，根据步骤4中均方差误差函数的大小对动态参数α寻找最优解，寻找最优解的方法为一维搜索二分法；步骤6，设置均方差误差函数收敛条件和最大寻优次数，若满足收敛条件或达到最大寻优次数，则输出动态参数α在步骤2所述锅炉负荷下的最优解，即使得过热器机理仿真模型最符合现场动态特性的最优解；选取多个不同的稳定工况下的锅炉负荷，采用上述相同的方法对动态参数α分别进行最优，获得不同锅炉负荷下动态参数α的最优解，根据插值法建立锅炉负荷与动态参数α的函数关系，得到随负荷变化的动态参数α；步骤7，将步骤6得到的随负荷变化的动态参数α代入步骤1过热器机理仿真模型中，得到结合了现场运行数据、过热器设计参数的优化机理仿真模型。