一种涉及汽轮机阀门管理的背压修正函数整定方法及系统与流程

本公开涉及汽轮机技术领域，特别是涉及一种涉及汽轮机阀门管理的背压修正函数整定方法及系统。

背景技术：

汽轮机阀门管理控制中背压修正是阀门流量控制方案中最重要控制环节，阀门管理控制中背压修正函数是对负荷流量指令的修正，将负荷流量值修正成对应的喷嘴面积流量值，修正值由汽轮机阀门喷嘴通流面积尺寸特性决定的。通常背压修正函数设置值由汽轮机厂给出，但随着汽轮机长期运行和通流部分的改造，原背压修正函数设置已不能准确匹配喷嘴通流面积尺寸特性，背压修正函数的失准将直接影响汽轮机负荷控制品质，导致汽轮机调门频繁晃动或一次调频响应能力差等故障。

目前汽轮机阀门流量特性整定工作中，对背压修正函数缺少精准的在线整定方法，通常继续沿用主机厂提供的背压修正函数，不能真实反映现汽轮机阀门喷嘴通流面积尺寸特性，给阀门流量特性整定工作带来了制约，影响阀门流量特性整定的效果及汽轮机控制品质。

技术实现要素：

本说明书实施方式的目的是提供一种涉及汽轮机阀门管理的背压修正函数整定方法，可以方便有效在线整定出符合汽轮机阀门喷嘴特性的背压修正函数，提高机组一次调频和负荷控制品质。

本说明书实施方式提供一种涉及汽轮机阀门管理的背压修正函数整定方法，通过以下技术方案实现：

包括：

控制汽轮机机组高调门全开，汽轮机机组压力升至额定主蒸汽压力值；

投入锅炉跟随模式，汽轮机机组压力控制在额定主蒸汽压力值，主蒸汽压力由锅炉主控自动闭环控制；

降低汽轮机机组主控指令，减少汽轮机机组负荷至设定比值；

采集调节级压力、主汽压力参数特征数据；

基于采集的调节级压力、主汽压力参数特征数据计算出各主蒸汽流量数据，并得出主蒸汽流量百分比；

将临界压比为基准分段点，分段计算出相应喷嘴面积流量数据。

进一步的技术方案，在控制汽轮机机组高调门全开，汽轮机机组压力升至额定主蒸汽压力值时，切除汽轮机机组一次调频功能。

进一步的技术方案，降低汽轮机机组主控指令时，设定汽轮机机组主控降负荷速率，以该速率降低机组负荷。

进一步的技术方案，采集调节级压力、主汽压力参数特征数据包括：

基于历史曲线，采集调门全开时调节级压力、主蒸汽压力，以及

各阀点对应调节级压力、主蒸汽压力。

进一步的技术方案，将各阀点调节级压力与主蒸汽压力比值占调门全开时调节级压力与主蒸汽压力比值的百分比，得出主蒸汽流量百分比，继而获得主蒸汽流量。

进一步的技术方案，将临界压比为基准分段点，分段计算出相应喷嘴面积流量数据：

当调节级压力和主蒸汽压力比值小于临界压比，喷嘴面积流量等于主蒸汽流量；

当调节级压力和主蒸汽压力比值大于等于临界压比时，调节级压力和主蒸汽压力比值分别经过修正函数修正后相减，再通过开方，乘以5倍增益，作为修正系数，主蒸汽流量除以修正系数得出喷嘴面积流量。

进一步的技术方案，所述修正函数：

f(x)＝x^1.626；

g(x)＝x^1.813。

进一步的技术方案，基于对主蒸汽流量和喷嘴面积流量对应关系，得出主蒸汽流量对应的喷嘴面积流量的背压修正函数。

本说明书实施方式提供一种涉及汽轮机阀门管理的背压修正函数整定系统，通过以下技术方案实现：

包括：第一除法运算器、第二除法运算器、第三除法运算器、第四除法运算器、第一乘法运算器、第二乘法运算器、减法运算器、开方运算器、小选比较器及切换器；

所述第一除法运算器将调节级压力及主蒸汽压力作比值为第一比值并输送至第三除法运算器；

所述第二除法运算器将调门全开工况调节级压力及调门全开工况主蒸汽压力作比值为第二比值并输送至第三除法运算器；

所述第三除法运算器将第一比值与第二比值再作比值并与100经过第一乘法运算器相乘后作为主蒸汽流量；所述第一乘法运算器的输出端还与切换器的y端相连；

所述减法运算器在调节级压力和主蒸汽压力比值大于等于临界压比时，将调节级压力和主蒸汽压力比值分别经过修正函数修正后相减；

所述开方运算器将减法运算器的结果开方后输出至第二乘法运算器；

所述第二乘法运算器将开方后的结果与5相乘后获得修正系数输出至第四除法运算器，所述第四除法运算器的输入端还与第一乘法器的输出端相连，所述第四除法运算器的输出端连接至切换器的n端。

本说明书实施方式提供一种数据处理设备，所述数据处理设备被配置为包括上述涉及汽轮机阀门管理的背压修正函数整定系统。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开是获取汽轮机阀门管理的背压修正函数有效方法，操作整定过程简便，易于推广实现；整定出汽轮机阀门管理的背压修正函数，能精准反映出汽轮机阀门喷嘴通流面积尺寸特性，提高汽轮机阀门流量管理控制的可靠性，一次调频和负荷控制品质，满足电网的控制要求。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为汽轮机背压修正函数整定方案实施流程图；

图2为汽轮机背压修正函数整定计算模型逻辑图；

其中：1为除法运算器；2为乘法运算器；3为减法运算器；4为开方运算器；5为小选比较器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例子一

该实施例公开了一种涉及汽轮机阀门管理的背压修正函数整定方法，为通过在线整定数据试验获取和依据整定模型计算得出准确背压修正函数的有效方法。

核心思想为：通过机组低速率在线降负荷试验获取整定数据参数，依据整定模型计算出主蒸汽流量数据，并以临界压比0.559为基准分段判据点，按整定计算模型代入主蒸汽流量数据分段计算出经背压修正后对应喷嘴面积流量数据，根据计算数值，得出主蒸汽流量对应的喷嘴面积流量的背压修正函数。

参见附图1所示，具体实施例子中，包括以下步骤：

步骤一、机组汽轮机主控器升至100％，机组压力升至额定主汽压力值；

具体的：包括：

a.汽机主控切手动并升至100％，汽轮机高调门全开。此次整定不涉及高压主汽门，高压主汽门一直为全开状态，高压调门位于高压主汽门后。

b.提高锅炉燃烧率，将机组压力升至额定主汽压力。

c.切除机组一次调频功能。

一次调频功能切除为了防止试验中频率变化影响高压调门指令开度。

其中，汽机主控升至100％后，汽轮机高调门全开；调整锅炉燃烧系统，使机组升至额定主汽压力。

步骤二、投入锅炉跟随模式，机组压力控制在额定主汽压力；

投入锅炉跟随模式(bf)，通过锅炉主控的自动闭环控制，机组压力控制在额定主汽压力。

步骤三、以低速率降低汽机主控指令，减少机组负荷到45％；

设定汽机主控降负荷速率0.3％/min，开始降低机组负荷；

待机组实际负荷降到45％，汽机主控降负荷暂停。

步骤四、采集调节级压力、主汽压力参数特征数据；

从dcs系统中数据趋势中采集调节级压力和主蒸汽压力参数，包括：

a.从dcs历史曲线中，采集调门全开时汽轮机调节级压力，机组主蒸汽压力；

b.从dcs历史曲线中，采集各阀点对应调节级压力、主蒸汽压力。

上述数据的采集通过试验过程中同一历史曲线就可查到。

步骤五、采集参数代入整定计算模型计算出各主蒸汽流量数据；

将各阀点调节级压力与主蒸汽压力比值占调门全开时调节级压力与主蒸汽压力比值的百分比，得出主蒸汽流量百分比。

步骤六、临界压比0.559为基准分段点，分段计算出相应喷嘴面积流量数据；

当调节级压力和主蒸汽压力比值小于0.559，喷嘴面积流量通过切换器(图2)，选择“y”端，喷嘴面积流量等于主蒸汽流量；当调节级压力和主蒸汽压力比值大于等于0.559，喷嘴面积流量通过切换器(图2)，选择“n”端，调节级压力和主蒸汽压力比值分别经过f(x)与g(x)修正后相减，再通过开方，乘以5倍增益，作为修正系数，主蒸汽流量除以修正系数得出喷嘴面积流量。

f(x)的关系式，f(x)＝x^1.626；g(x)的关系式，g(x)＝x^1.813，x为调节级压力与主蒸汽压力比值。

步骤七、筛选有效数据，得出主蒸汽流量对应的喷嘴面积流量的背压修正函数。

筛选有效数据时，通过数据点做出平滑曲线趋势，剔除掉偏离曲线数据点

背压修正函数，因修正函数非线性，函数表达式不宜表达，通常采用特征点x-y对应关系的多段函数方式表达。

基于应用数据趋势图软件，对计算数据进行筛选，得出对应函数关系。

本发明的涉及汽轮机阀门管理的背压修正函数整定方法有以下优点：

本发明结合机组现有控制方案，操作整定过程简便，风险系数小，制约因素少、成本低，易于推广。

本发明所采取整定计算模型能精准反映出汽轮机阀门喷嘴通流面积尺寸特性，提高了汽轮机阀门流量管理控制的可靠性。

本发明所整定出汽轮机阀门管理的背压修正函数，将大大提高机组一次调频和负荷控制品质，满足电网的控制要求。

下面结合工程实例，对本发明实施技术方案和有益效果描述。

某n330-16.7/537/537机组开展汽轮机阀门管理背压函数优化，按本发明实施技术方案进行实施，实施过程如下：

①机组汽机主控升至100％，高调门gv1、gv2、gv3、gv4开至100％；机组压力升至额定主汽压力值16.7mpa，切除机组一次调频功能。

②投入锅炉跟随模式(bf)，机组压力控制在额定主汽压力16.7mpa，主蒸汽压力由锅炉主控自动闭环控制。

③以0.3％/min速率降低汽机主控指令，机组调门按gv2、gv1、gv3和gv4依次关闭阀门，减少机组负荷到150mw，降负荷结束，恢复机组正常带负荷，投入机组一次调频功能。

④从dcs历史数据中，采集调节级压力、主汽压力参数特征数据，见表1中，主汽压力和调节级压力参数。

表1整定试验采集参数及计算数据

其中调门全开时调节级压力为13.20mpa、主蒸汽压力为16.7mpa。

⑤采集参数代入整定计算模型(图2)计算出各主蒸汽流量数据，计算结果见表1中主蒸汽流量数据。

⑥从采集数据中得出临界压比小于0.559工况点，从表1中可见，在调节级压力为9.32mpa和主蒸汽压力为16.7mpa工况点时临界压比为0.558，随着高压调阀下关，调节级压力不断降低，实际临界压比不断减小，临界压比小于0.558。计算中以调节级压力为9.32mpa和主蒸汽压力为16.7mpa为临界压比小于0.559工况点和基准分段点，代入整定计算模型(图2)分段计算出喷嘴面积流量，计算结果见表1中喷嘴面积流量数据。

⑦通过excel趋势图，对主蒸汽流量和喷嘴面积流量对应x-y关系，进行特征量筛选(简化有效代表背压函数修正关系)，得出表2背压修正函数。

表2背压修正函数

采用本发明技术方案，整定出汽轮机阀门管理的背压修正函数，能精准反映出汽轮机阀门喷嘴通流面积尺寸特性，增加汽轮机阀门流量管理控制的可靠性，大大提高了一次调频和负荷控制品质。

实施例子二

本说明书实施方式提供一种涉及汽轮机阀门管理的背压修正函数整定系统，通过以下技术方案实现：

包括：第一除法运算器、第二除法运算器、第三除法运算器、第四除法运算器、第一乘法运算器、第二乘法运算器、减法运算器、开方运算器、小选比较器及切换器；

所述第一除法运算器将调节级压力及主蒸汽压力作比值为第一比值并输送至第三除法运算器；

所述第二除法运算器将调门全开工况调节级压力及调门全开工况主蒸汽压力作比值为第二比值并输送至第三除法运算器；

所述第三除法运算器将第一比值与第二比值再作比值并与100经过第一乘法运算器相乘后作为主蒸汽流量；所述第一乘法运算器的输出端还与切换器的y端相连；

所述减法运算器在调节级压力和主蒸汽压力比值大于等于临界压比时，将调节级压力和主蒸汽压力比值分别经过修正函数修正后相减；

所述开方运算器将减法运算器的结果开方后输出至第二乘法运算器；

所述第二乘法运算器将开方后的结果与5相乘后获得修正系数输出至第四除法运算器，所述第四除法运算器的输入端还与第一乘法器的输出端相连，所述第四除法运算器的输出端连接至切换器的n端。

实施例子三

本说明书实施方式提供一种数据处理设备，所述数据处理设备被配置为包括上述实施例子二中的涉及汽轮机阀门管理的背压修正函数整定系统。

可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第n实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料的特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。