[发明专利]面向高端发电装备中汽轮机的控制性能实时监测方法

说明书

本发明公开了一种面向高端发电装备中汽轮机的控制性能实时监测方法。汽轮机性能指标与火电厂机组的负荷、运行参数之间存在着复杂的关系，本发明针对高端发电装备中汽轮机因参数众多、工况多变导致的控制性能监测困难的问题，运用典型变量分析提取汽轮机控制系统变量间的相关信息，再利用慢特征分析算法，提取相关信息中的动态信息。最后，结合变量的相关性和变化快慢信息构造汽轮机控制性能在线监测模型。该方法克服了大型汽轮机因变量众多、工况变化而导致的控制性能监测困难的问题，大大提高了动态过程控制性能在线监测的准确度，有助于火电厂对汽轮机控制系统进行有效及时的监测，对保证高端发电装备的安全可靠运行意义重大。

技术领域

本发明属于火电过程控制系统性能监测领域，特别是涉及高端发电装备中汽轮机运行相关性信息与动态信息的在线性能监测方法。

背景技术

控制系统在现代化的工业过程中占据非常重要的地位，生产质量、操作安全、物能消耗等影响经济效益的指标都直接或间接的与控制系统的性能有关。在实际生产过程中，控制系统在投入使用初期往往性能表现良好，但运行一段时间后，由于设备的磨损、定期保养和维护不及时等原因，可能导致控制系统的性能下降，控制性能变差会直接影响生产质量，导致经济效益亏损，若因此引发生产故障，还会涉及到人的生命安全甚至社会企业的财产安全，带来极大威胁。Torrres等人对2004-2005年巴西12家工厂(石化、造纸、水泥、钢铁、采矿等)，超过700个控制回路进行检验，结果显示14％回路的阀门磨损过度，15％的阀门存在迟滞问题，16％的回路存在严重的整定问题，24％的控制器输出存在饱和现象，41％的回路因为整定问题、耦合、扰动以及执行器的问题而存在振荡现象。

另外，实际生产中，一个生产过程可能会有数以千计的控制回路共同作用，Eastman化学公司中的两个精馏生产设备拥有多大14000个控制回路，在HVAC生产过程中，其控制回路的数量甚至能够达到十万个。高端发电装备具有较高的复杂性，具体体现在规模庞大、设备众多、参数多样化且相互影响等方面。此外，大规模的发电机组，现场具有高温、高压及高噪声等特点。

控制性能评价与监测技术是过程控制领域新兴的一项重要技术，它能够利用设备的日常运行数据，实时监测监视系统控制性能的变化，对控制系统的问题做出早期识别和优化。对于发电机组，由于电力系统中的用电负荷是经常变化的，为了维持有功功率平衡，保持系统频率稳定，需要发电部门相应的改变发电机的出力以适应用电负荷的变化，即发电机组的工况不是稳定不变的。但是现有的控制性能评价与监测方法如主成分分析、偏最小二乘法、费舍尔判别分析，都是基于工况稳定的理想假设下进行的，因此，将其运用在大型火力发电机组汽轮机控制系统性能监测上，并不能得到很好的监测效果。

发明内容

汽轮机是以连续流动的蒸汽作为工质，将蒸汽的热能转换为机械能的一种旋转式热力发动机。一般由喷管(或静叶片)、动叶片、叶轮、机轴轴承和汽缸等组成。汽轮机具有转速高、运行平稳可靠、单机功率可制成很大(已超过1000MW)和便于与发电机直接联接等优点，但整机构造复杂，对设计、制造、安装、运行和检修技术均有很严格的要求，且必需配置相应蒸汽参数和容量的锅炉。除已广泛用作现代中、大型火力发电厂、核电站和大型舰船的主要发动机外，还可用于大型化工或钢铁等联合企业。

本发明的目的在于针对大型火力发电机组汽轮机因参数众多、结构复杂、工况多变导致的控制性能监测困难的问题，运用典型变量分析与慢特征分析融合算法提取汽轮机控制系统变量间的相关信息与变化快慢信息，克服了大型汽轮机因变量众多、工况变化而导致的控制性能监测困难的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：高端发电装备中汽轮机的控制性能实时监测方法，该方法包括以下步骤: