一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试方法及装置与流程

本发明涉及火力发电领域，特别是涉及一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试方法及装置。

背景技术：

汽轮机是火力发电厂的主设备之一，热耗率是反映汽轮机机组运行经济性最重要的一个指标。这一指标的获得通常有两种方法：其一为试验法，即在特定的运行条件下，通过机组性能试验手段，对数十个参数的测量，利用汽轮机侧回热系统平衡计算，最终获得机组试验热耗率；其二为在线法，主要运用在厂级监控信息系统的安全仪表系统(safetyinstrumentedsystem，sis)及一些专业单位开发的汽轮机运行优化系统上。sis系统或优化系统通过与机组分布式控制系统(distributedcontrolsystem，dcs)通讯获取需要的众多数据后使用与试验法相同的计算方法计算实时热耗率，所得结果称为运行热耗率。

由于试验热耗率的计算对机组的运行工况有诸多边界条件限制，试验运行工况与机组实际运行工况有较大差异，使得试验热耗率结果更多是对机组检修前后状态变化评价有意义而对机组实际运行优化没有太大指导意义；对机组运行方式进行优化，首先得有个评判标准，这个标准就是机组运行热耗率。热耗率高，说明机组运行状态差，需要优化；热耗率低，说明机组运行状态优。因此获得准确的热耗率值是进行机组运行状态评判的基础，如果热耗率值的精度误差太大，那就无法依据热耗率对机组的运行状态进行评判，自然也就无法进行相应的调整。sis系统中的运行热耗率，表面上是对机组实际运行状态经济性的真实评价，但因sis系统使用试验法的计算方法，利用众多电厂精度等级远达不到试验计算精度要求的运行一次表计测试数据进行热耗率计算，结果无精确度可言，对机组运行优化也无太大实际意义。

现有技术是采用流量测量装置测量凝结水流量，然后通过高压加热器、除氧器热力计算获得给水流量，再根据给水流量得到主蒸汽流量，通过进行热力性能试验的方式获取机组热耗率，进行试验时需要更换大量高精度测量元件、布放大量电缆、采集大量机组运行数据，投入的人力、物力众多，且不能实时获得试验结果，时效性差，计算过程较为复杂，计算需要的运行参数较多，运行参数的测量误差对热耗率值的计算精度影响较大，无法实时获得高精度的机组热耗率，从而导致机组检修优化效率低的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试方法及装置，以解决无法实时获得高精度机组热耗率，机组检修优化效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试方法，包括：

获取主蒸汽流量参数以及再热蒸汽流量参数；所述主蒸汽流量参数以及所述再热蒸汽流量参数通过分布式控制系统的opc接口采集，或者所述主蒸汽流量参数以及所述再热蒸汽流量参数通过装有maxdna系统的分布式控制系统，利用装有所述maxdna系统的工控机将所述装有maxdna系统的分布式控制系统内数据转换得到；所述主蒸汽流量参数包括基准工况主蒸汽流量、试验工况主蒸汽流量、基准工况调节级压力、试验工况调节级压力、基准工况调节级温度以及试验工况调节级温度；所述再热蒸汽流量参数包括基准工况再热蒸汽流量、试验工况再热蒸汽流量、基准工况再热蒸汽压力、试验工况再热蒸汽压力、基准工况再热蒸汽温度以及试验工况再热蒸汽温度；

利用弗留格尔公式，根据所述主蒸汽流量参数确定主蒸汽流量；

利用弗留格尔公式，根据所述再热蒸汽流量参数确定再热蒸汽流量；

根据所述主蒸汽流量以及再热蒸汽流量确定汽轮机净输入热量；

获取汽轮机的发电机功率；

根据所述汽轮机净输入热量以及所述发电机功率确定机组热耗率。

可选的，所述利用弗留格尔公式，根据所述主蒸汽流量参数确定主蒸汽流量，具体包括：

根据公式确定主蒸汽流量；其中，dm为试验工况主蒸汽流量；dm1为基准工况主蒸汽流量；p1为基准工况调节级压力；p为试验工况调节级压力；t1为基准工况调节级温度；t为试验工况调节级温度。

可选的，所述利用弗留格尔公式，根据所述再热蒸汽流量参数确定再热蒸汽流量，具体包括：

根据公式确定再热蒸汽流量；其中，dr1为基准工况再热蒸汽流量；dr为试验工况再热蒸汽流量；pr1为基准工况再热蒸汽压力；pr为试验工况再热蒸汽压力；tr1为基准工况再热蒸汽温度；tr为试验工况再热蒸汽温度。

可选的，所述根据所述汽轮机净输入热量以及所述发电机功率确定机组热耗率，具体包括：

根据公式确定机组热耗率；其中，hm为主蒸汽焓；hhr为热再热蒸汽焓；dfw为给水流量；hfw为给水焓；dcr为冷再热蒸汽流量；hcr为冷再热蒸汽焓；dshs为过热器减温水流量；hshs为过热器减温水焓；drhs为再热器减温水流量；hrsh为再热器减温水焓；dgr为机组对外供热量；hgr为供热蒸汽焓；nel为发电机功率。

一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试装置，包括：分布式控制系统、数据采集模块、热耗计算模块以及显示模块；

所述分布式控制系统为有opc接口的分布式控制系统或没有opc接口的分布式控制系统；

对于有opc接口的分布式控制系统：所述数据采集模块的一端与所述有opc接口的分布式控制系统的opc接口相连接，所述数据采集模块的另一端与所述热耗计算模块的一端相连接，所述热耗计算模块的另一端与所述显示模块相连接；

对于没有opc接口的分布式控制系统：所述汽轮机组运行热耗率在线实时测试装置还包括工控机以及数据转换模块；

所述没有opc接口的分布式控制系统装有maxdna系统，所述工控机装有相同的所述maxdna系统，所述没有opc接口的分布式控制系统与所述工控机的一端相连接，所述工控机的另一端与所述数据转换模块的一端相连接，所述数据转换模块的另一端与所述数据采集模块的一端相连接，所述数据采集模块的另一端与所述热耗计算模块的一端相连接，所述热耗计算模块的另一端与所述显示模块相连接。

可选的，所述数据采集模块，用于获取主蒸汽流量参数以及再热蒸汽流量参数；所述主蒸汽流量参数以及所述再热蒸汽流量参数通过分布式控制系统的opc接口采集，或者所述主蒸汽流量参数以及所述再热蒸汽流量参数通过装有maxdna系统的分布式控制系统，利用装有所述maxdna系统的工控机将所述装有maxdna系统的分布式控制系统内数据转换得到；所述主蒸汽流量参数包括基准工况主蒸汽流量、试验工况主蒸汽流量、基准工况调节级压力、试验工况调节级压力、基准工况调节级温度以及试验工况调节级温度；所述再热蒸汽流量参数包括基准工况再热蒸汽流量、试验工况再热蒸汽流量、基准工况再热蒸汽压力、试验工况再热蒸汽压力、基准工况再热蒸汽温度以及试验工况再热蒸汽温度；

可选的，热耗计算模块，用于根据公式确定主蒸汽流量；根据公式确定再热蒸汽流量；根据公式确定机组热耗率；其中，dm为试验工况主蒸汽流量；dm1为基准工况主蒸汽流量；p1为基准工况调节级压力；p为试验工况调节级压力；t1为基准工况调节级温度；t为试验工况调节级温度；dr1为基准工况再热蒸汽流量；dr为试验工况再热蒸汽流量；pr1为基准工况再热蒸汽压力；pr为试验工况再热蒸汽压力；tr1为基准工况再热蒸汽温度；tr为试验工况再热蒸汽温度；hm为主蒸汽焓；hhr为热再热蒸汽焓；dfw为给水流量；hfw为给水焓；dcr为冷再热蒸汽流量；hcr为冷再热蒸汽焓；dshs为过热器减温水流量；hshs为过热器减温水焓；drhs为再热器减温水流量；hrsh为再热器减温水焓；dgr为机组对外供热量；hgr为供热蒸汽焓；nel为发电机功率。

可选的，所述装有maxdna系统的分布式控制系统设有专用接口；所述专用接口用于与所述工控机的一端相连接；所述专用接口为maxrouter接口。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试方法及装置，通过从dcs获取数量较少的几个参数即可获得机组实时高精度运行热耗率值并加以显示；并利用弗留格尔公式来进行主蒸汽流量和再热蒸汽流量计算，计算所需参数较少，运行参数误差对热耗率计算精度的影响较小，从而实时在线获得高精度的热耗率，进而提高机组检修优化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的汽轮机组运行热耗率在线实时测试方法流程图；

图2为本发明所提供的运行热耗率的确定原理图；

图3为本发明所提供的汽轮机组运行热耗率在线实时测试装置结构图；

图4为本发明所提供的另一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试装置结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试方法及装置，能够实时在线获得高精度的热耗率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明所提供的汽轮机组运行热耗率在线实时测试方法流程图，如图1所示，一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试方法，包括：

步骤101：获取主蒸汽流量参数以及再热蒸汽流量参数；所述主蒸汽流量参数以及所述再热蒸汽流量参数通过分布式控制系统的opc接口采集，或者所述主蒸汽流量参数以及所述再热蒸汽流量参数通过装有maxdna系统的分布式控制系统，利用装有所述maxdna系统的工控机将所述装有maxdna系统的分布式控制系统内数据转换得到；所述主蒸汽流量参数包括基准工况主蒸汽流量、试验工况主蒸汽流量、基准工况调节级压力、试验工况调节级压力、基准工况调节级温度以及试验工况调节级温度；所述再热蒸汽流量参数包括基准工况再热蒸汽流量、试验工况再热蒸汽流量、基准工况再热蒸汽压力、试验工况再热蒸汽压力、基准工况再热蒸汽温度以及试验工况再热蒸汽温度。

步骤102：利用弗留格尔公式，根据所述主蒸汽流量参数确定主蒸汽流量。

所述步骤102具体包括：根据公式确定主蒸汽流量；其中，dm为试验工况主蒸汽流量；dm1为基准工况主蒸汽流量；p1为基准工况调节级压力；p为试验工况调节级压力；t1为基准工况调节级温度；t为试验工况调节级温度。

步骤103：利用弗留格尔公式，根据所述再热蒸汽流量参数确定再热蒸汽流量。

所述步骤103具体包括：根据公式确定再热蒸汽流量；其中，dr1为基准工况再热蒸汽流量；dr为试验工况再热蒸汽流量；pr1为基准工况再热蒸汽压力；pr为试验工况再热蒸汽压力；tr1为基准工况再热蒸汽温度；tr为试验工况再热蒸汽温度。

步骤104：根据所述主蒸汽流量以及再热蒸汽流量确定汽轮机净输入热量。

步骤105：获取汽轮机的发电机功率。

步骤106：根据所述汽轮机净输入热量以及所述发电机功率确定机组热耗率。

所述步骤106具体包括：根据公式确定机组热耗率；其中，hm为主蒸汽焓；hhr为热再热蒸汽焓；dfw为给水流量；hfw为给水焓；dcr为冷再热蒸汽流量；hcr为冷再热蒸汽焓；dshs为过热器减温水流量；hshs为过热器减温水焓；drhs为再热器减温水流量；hrsh为再热器减温水焓；dgr为机组对外供热量；hgr为供热蒸汽焓,nel为发电机功率。

图2为本发明所提供的运行热耗率的确定原理图，如图2所示，实时热耗率的计算方法如下：

计算汽轮机主蒸汽流量：

主蒸汽流量dm采用弗留格尔公式进行计算：

dm1——基准工况主蒸汽流量dm——试验工况主蒸汽流量

p1——基准工况调节级压力p——试验工况调节级压力

t1——基准工况调节级温度t——试验工况调节级温度

基准工况数据dm1、p1、t1从目标机组性能试验报告选取。

计算再热蒸汽流量：

dr1——基准工况再热蒸汽流量dr——试验工况再热蒸汽流量

pr1——基准工况再热蒸汽压力pr——试验工况再热蒸汽压力

tr1——基准工况再热蒸汽温度tr——试验工况再热蒸汽温度

基准工况数据dr1、pr1、tr1从目标机组性能试验报告选取。

计算冷再蒸汽流量：

由于机组调峰运行时出现的问题是再热蒸汽温度低于过热蒸汽温度，所以实际运行机组再热器减温水流量为零，即drhs＝0，则：

dcr＝dr

计算给水流量：

(1)当过热器减温水从高加前取水时：

dfw＝dm-dshs

dfw——给水流量dshs——过热器减温水流量

(2)当过热器减温水从高加后取水时：

dfw＝dm

过热器减温水流量取机组dcs画面上的实测值。

汽轮机净输入热量计算：

qnet＝dmhm+drhhr-dfwhfw-dcrhcr-dshshshs-drhshrhs-dgrhgr

dm——主蒸汽流量hm——主蒸汽焓

dr——再热蒸汽流量hhr——热再热蒸汽焓

dfw——给水流量hfw——给水焓

dcr——冷再蒸汽流量hcr——冷再蒸汽焓

dshs——过热器减温水流量hshs——过热器减温水焓

drhs——再热器减温水流量hrhs——再热器减温水焓

dgr——机组对外供热量hgr——供热蒸汽焓

qnet＝dmhm+drhhr-dfwhfw-dcrhcr-dshshshs-drhshrhs-dgrhgr

其中，图2中qm为主蒸汽热量；qr为再热蒸汽热量；qfw为给水热量；qcr为冷再热蒸汽热量；qshs为过热器减温水热量；qrhs为再热器减温水热量；qgr为供热蒸汽热量；

相应工质焓值由dcs上其对应压力与温度由通用焓值软件计算而得。

计算机组运行热耗率：

hr＝qnet/nel

hr——机组热耗率nel——发电机功率

qnet——汽轮机净输入热量

在机组上安装本发明所提供的汽轮机组运行热耗率在线实时测试装置，从而实时获得机组运行中的高精度热耗值，再对机组运行中的主蒸汽压力进行调整，同时记录各主蒸汽压力对应的热耗值，将机组主蒸汽压力设定在热耗值最低的主蒸汽压力值下运行，进而提高机组运行效率，降低机组运行热耗，节约机组发电成本。

图3为本发明所提供的汽轮机组运行热耗率在线实时测试装置结构图，如图3所示，一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试装置，包括：分布式控制系统1、数据采集模块2、热耗计算模块3以及显示模块4。

所述分布式控制系统1为有opc接口的分布式控制系统或没有opc接口的分布式控制系统。

对于有opc接口的分布式控制系统：所述数据采集模块2的一端与所述有opc接口的分布式控制系统的opc接口相连接，所述数据采集模块2的另一端与所述热耗计算模块3的一端相连接，所述热耗计算模块3的另一端与所述显示模块4相连接。

其中，opc接口为objectlinkingandembedding(ole)forprocesscontrol接口，为基于windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。opc标准以微软公司的ole技术为基础，通过提供一套标准的ole/com接口完成的，在opc技术中使用的是ole2技术，ole标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象。

通过opc接口从机组dcs系统获取实时数据，用以计算进入汽轮机组的净热量和确定机组电功率，最终获得实时运行热耗率的高精度计算值

图4为本发明所提供的另一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试装置结构图，如图4所示，对于没有opc接口的分布式控制系统：所述汽轮机组运行热耗率在线实时测试装置还包括工控机5以及数据转换模块6；

所述没有opc接口的分布式控制系统装有maxdna系统，所述工控机装有相同的所述maxdna系统，所述没有opc接口的分布式控制系统与所述工控机的一端相连接，所述工控机的另一端与所述数据转换模块的一端相连接，所述数据转换模块的另一端与所述数据采集模块2的一端相连接，所述数据采集模块2的另一端与所述热耗计算模块3的一端相连接，所述热耗计算模块3的另一端与所述显示模块4相连接。

利用同样装有maxdna系统的工控机，通过网线将所需数据通讯到工控机后再由工控机上的专用软件将数据转换出来，用以计算进入汽轮机组的净热量和确定机组电功率，最终获得实时运行热耗率的高精度计算值。

在实际应用中，所述数据采集模块2用于获取主蒸汽流量参数以及再热蒸汽流量参数；所述主蒸汽流量参数以及所述再热蒸汽流量参数通过分布式控制系统的opc接口采集，或者所述主蒸汽流量参数以及所述再热蒸汽流量参数通过装有maxdna系统的分布式控制系统，利用装有所述maxdna系统的工控机将所述装有maxdna系统的分布式控制系统内数据转换得到；所述主蒸汽流量参数包括基准工况主蒸汽流量、试验工况主蒸汽流量、基准工况调节级压力、试验工况调节级压力、基准工况调节级温度以及试验工况调节级温度；所述再热蒸汽流量参数包括基准工况再热蒸汽流量、试验工况再热蒸汽流量、基准工况再热蒸汽压力、试验工况再热蒸汽压力、基准工况再热蒸汽温度以及试验工况再热蒸汽温度。

在实际应用中，热耗计算模块3用于根据公式确定主蒸汽流量；根据公式确定再热蒸汽流量；根据公式确定机组热耗率；其中，dm为试验工况主蒸汽流量；dm1为基准工况主蒸汽流量；p1为基准工况调节级压力；p为试验工况调节级压力；t1为基准工况调节级温度；t为试验工况调节级温度；dr1为基准工况再热蒸汽流量；dr为试验工况再热蒸汽流量；pr1为基准工况再热蒸汽压力；pr为试验工况再热蒸汽压力；tr1为基准工况再热蒸汽温度；tr为试验工况再热蒸汽温度；hm为主蒸汽焓；hhr为热再热蒸汽焓；dfw为给水流量；hfw为给水焓；dcr为冷再热蒸汽流量；hcr为冷再热蒸汽焓；dshs为过热器减温水流量；hshs为过热器减温水焓；drhs为再热器减温水流量；hrsh为再热器减温水焓；dgr为机组对外供热量；hgr为供热蒸汽焓；nel为发电机功率。

在实际应用中，所述装有maxdna系统的分布式控制系统设有专用接口；所述专用接口用于与所述工控机的一端相连接；所述专用接口为maxrouter接口。

本发明与厂级监控信息系统的sis系统需要数十个系统参数才能计算得到试验热耗率的试验法不同，本发明通过从dcs系统获取机组几个关键参数，利用热力学开口系统的分析方法直接高精度地计算出目标机组的实时运行热耗率并在指定的显示器上加以显示。采用本发明所提供的汽轮机组运行热耗率在线实时测试方法及装置能够实时在线获得高精度的热耗率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。