[发明专利]自适应汽轮机高调阀特性曲线在线实时优化方法与系统

说明书

本发明涉及控制优化的技术领域，公开了一种自适应汽轮机高调阀特性曲线在线实时优化方法与系统，所述方法包括：构建非线性高调阀自适应调节控制模型，所述模型由调节子模型和判别子模型两部分组成；将当前设定的汽轮机组工作负荷状态输入到判别子模型，得到当前需求的高调阀总蒸汽流量；基于高调阀特性曲线优化确定高调阀自适应调节目标函数；对调节子模型内的高调阀自适应调节目标函数进行快速优化，得到高调阀门开度。本发明根据所设定的机组工作负荷状态实现自适应高调阀门开度以及重叠度调整，使得机组内高调阀总蒸汽流量达到需求量并优化特性曲线趋于光滑，同时实现基于所设定机组工作负荷状态的自适应阀门控制策略调整。

技术领域

本发明涉及高调阀控制优化的技术领域，尤其涉及一种自适应汽轮机高调阀特性曲线在线实时优化方法与系统。

背景技术

机组锅炉系亚临界自然循环煤粉锅炉，汽轮机为300MW亚临界、双缸双排汽、高中压合缸、一次中间再热的抽汽凝汽式汽轮机，发电机型号为QFSN-300-2两极隐极式三相交流同步汽轮发电机。DCS系统采用HOLLiAS-MACS控制系统，HOLLiAS-MACS系统硬件由工程师站、操作员站、现场控制站(包括主控单元设备和I/O单元设备)、通讯控制站、系统服务器、系统网络、监控网络、控制网络等组成。机组汽轮机阀门流量特性因机组大修和日常运行已发生改变，导致流量特性不能满足一次调频、AGC和阀门切换时要求，同时机组汽轮机阀门流量特性参数依赖于工作人员的工作经验导致实时性和准确性较差，针对该问题，本发明提出一种自适应汽轮机高调阀特性曲线在线实时优化方法，实现机组控制在线实时控制优化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种自适应汽轮机高调阀特性曲线在线实时优化方法，目的在于：1)通过对汽轮机组工作负荷状态进行调整，得到正常工况条件下的汽轮机高调阀蒸汽流量以及高调阀门开度，针对不同高调阀的阀门开度，采用不高于2％的阶跃量对阀门开度进行降低，进而得到高调阀门开度与蒸汽流量的高调阀特性曲线；2)构建非线性高调阀自适应调节控制模型，利用判别子模型基于汽轮机组工作负荷状态确定阀门控制策略，当汽轮机组工作负荷较低时，采用单阀控制策略，此时通过高调阀的蒸汽流量与高调阀门开度具有较好的线性关系；但当汽轮机组工作负荷状态数据增大，单调阀控制策略下高调阀的开度对蒸汽流量的影响逐渐减小，阀杆容易进入无效升程，蒸汽节流较大，因此采用顺序阀控制策略，并在调节子模型内确定基于高调阀特性曲线优化的高调阀自适应调节目标函数，得到顺序阀控制策略下使得相邻高调阀压力差较小的不同高调阀的阀门开度，保证汽轮机组安全稳定运行，并通过设置合适的阀门重叠度，使得在采取顺序阀控制策略时，阀门的特性曲线趋于光滑，实现高调阀特性曲线优化，使得调整过程中高调阀总蒸汽流量变化均匀，汽轮机组工作负荷状态变化均匀，保证汽轮机组稳定运行；3)基于随机概率的算法初始解生成方案，汽轮机组内高调阀总蒸汽流量能够达到需求量、高调阀开度变化不大的高调阀门开度具有较高的概率被生成，实现质量较好的高调阀开度初始解生成，并利用基于随机矩阵估计的优化算法对高调阀自适应调节目标函数进行求解，通过结合所有高调阀的蒸汽流量梯度变化进行迭代求解，使得高调阀的蒸汽流量梯度变化尽可能小，在较为稳定的情况下达到所需求的高调阀总蒸汽流量以及对应设定的汽轮机组工作负荷状态；4)可实时对高调阀特性曲线进行优化，不仅节省了大量的人力物力，而且做到了很好的及时性，有效克服了常规汽轮机阀门流量特性曲线的试验方法的诸多缺点，消除了试验耗时长、只能获得特定工况下的特性、测试精度差等缺点；避免了因需提前申请负荷及当前机组运行状态等影响，无法及时进行试验的问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种自适应汽轮机高调阀特性曲线在线实时优化方法，包括以下步骤：

S1：获取正常工况条件下的汽轮机高调阀蒸汽流量、高调阀门开度和汽轮机组工作负荷状态数据，得到不同高调阀的高调阀特性曲线；

S2：构建非线性高调阀自适应调节控制模型，所述模型由调节子模型和判别子模型两部分组成，调节子模型以高调阀总蒸汽流量为输入，以高调阀门开度为输出，判别子模型以机组工作负荷状态为输入，以高调阀总蒸汽流量为输出；