[发明专利]基于改进遗传算法的汽轮机调节级喷嘴数目设计优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽轮机调节级喷嘴数目设计优化方法。

背景技术

汽轮机是一种以蒸汽为动力，将蒸汽的能量转化成机械功的旋转机械，广泛应用于现代大型发电系统中。作为典型的过程能源，电能的不可储存性使得电机功率很大程度上取决于用户的用电量。因此汽轮机必须经常调整其功率，以使电机功率与外界变动的负荷保持平衡。改变汽轮机功率最直接、最有效的方式就是控制其进气量，即进行汽轮机配汽。目前已有的配汽方式有喷嘴配汽、节流配汽、滑压配汽、全电调“阀门管理”式配汽和旁通配汽。其中，喷嘴配汽是将喷嘴分成若干组(各喷嘴组相互独立)，由不同的调节级阀门单独供汽，按照负荷的需要通过改变调节级阀门的开度和开启数目来改变汽轮机的进汽量。在特定负荷下只有在未全开的阀门处蒸汽节流损失较大，而其余全开的阀门处蒸汽节流损失减小到最低，因此其效率高、经济性好，是一种最常见的配汽方式。

汽轮机的启停和功率调节是通过调节阀开度的变化，从而改变进入汽轮机的蒸汽流量或蒸汽参数来实现的。其中，改变汽轮机进汽量称为汽轮机配汽，是决定汽轮机功率最主要也是最容易控制的方式。考虑到喷嘴配汽在调节级阀门处进汽节流损失小，效率高，现有大功率汽轮机大多采用这种方式改变汽轮机进汽量。汽轮机调节级静叶栅被分割为四个进汽弧段，按顺时针方向依次形成第一蒸汽室、第二蒸汽室、第三蒸汽室、第四蒸汽室，每个蒸汽室后面连接有若干个喷嘴，蒸汽室由对应调节级阀门控制以保证对各组喷嘴单独供汽，按照实际负荷需要通过改变调节级阀门的开度和开启数目实现汽轮机功率调节。

目前，国内生产的汽轮机喷嘴装置中各蒸汽室对应的喷嘴数目通常是相同的，且大多沿用以往经验数据，不能很好的匹配汽轮机工作时基本负荷点，导致其在工作负荷区阀门开度相对较小。而阀门在小开度情况下易造成很大的节流损失，使其相对内效率显著下降，因此在喷嘴装置结构设计中应尽量保证工作负荷点处调节级阀门保持全开或全闭状态。一般汽轮机组的工作负荷点会随电网需求量而变化，当实际给定多个负荷时，为使汽轮机达到所要求的工作点，各组喷嘴数目相同的喷嘴装置上控制级阀门一般不能保证全开或全闭状态，从而造成一定程度的节流损失。目前国内机组常用负荷点为额定功率的70％～80％，其相对内效率仅有45％左右，不符合当今节能环保的时代主题，严重制约着我国汽轮发电机组经济效益的提高。

发明内容

本发明为了实现在多负荷点下汽轮机调节级喷嘴组喷嘴数目的优化，使机组在不同的负荷下均能够稳定工作，并且让喷嘴尽可能组成更多的阀点，使节流损失最小，调节级内效率最高的目的，进而提出了一种基于改进遗传算法的汽轮机调节级喷嘴数目设计优化方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述优化方法是基于如下模型实现：

Y＝(xgz₁-Ge₁)²+(xgz₂-Ge₂)²+......+(xgz_l-Ge_l)²，

l为负荷点的个数，基于改进遗传算法求出给定负荷点下最优喷嘴数目的组合：具体过程如下，

步骤一、初始种群设定：设定约束条件：

第一个约束条件：X₁+X₂+......+X_n＝X_z，X_z＝const                               2-2

第二个约束条件：X_min≤X_i≤X_max，i＝1，2，...，n；X_min＝const，X_max＝const    2-3

Xi表示第i个阀门对应的喷嘴数目，const表示常数，采用浮点数编码，编码区间为[X_min，X_max]

用(n-1)×m的矩阵则能表示初始种群：