本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种基于敏感系数法的燃气轮机循环热经济性诊断方法。
背景技术：
随着我国大型发电用燃气轮机投运台数的增加，在保证机组安全运行的前提下，诊断其热经济性，最大限度地提高机组运行效益，是发电企业的重要目标。目前，分析大型发电用燃气轮机热经济性诊断方法都是“由参数变化计算经济性变化”的诊断方向，即集中在状态参数变化变化对循环热经济性(热效率)影响的研究，主要基于有两类方法：一是基于热力学第一定律的热平衡法，如传统的热效率法，等效抽汽法，循环函数法等，此类分析法的实质是能量守恒；二是基于热力学第二定律的火用分析法。已有文献利用上述方法从不同方面、不同角度分析了燃气轮机参数对机组经济性的影响，构建联合循环机组热经济性随状态参数变化的函数关系等。这些分析方法虽然可以确定状态参数变化时燃气轮机循环机组热经济性变化的大小，但只适用于性能监测或设计优化，对于正在运行的机组更关心的是如何将导致热经济性发生变化的具体状态参数找出来，即实现“由热经济性变化判断影响其变化的主要参数”的诊断方法，现有的方法都集中在基于参数目标值的小偏差法，获得机组状态参数偏差与燃气轮机循环热经济性之间的关系来定性判断导致热经济性变化的参数。
总之，现有的“由参数变化到经济性变化”的热经济性诊断方法，具有合理性，但对于挖掘机组节能潜力，最大限度地提高机组运行效益，还需要更有效的分析诊断方法。
因此，有必要对燃气轮机循环机组的状态参数偏差与联合循环机组热经济性之间有效分析，并在此基础上建立“由热经济性变化判断影响其变化的主要参数”的诊断方法。这种方法对最大限度地提高机组运行水平，提高经济效率具有十分重要的价值。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明提供的一种用于燃气轮机循环的热经济性诊断方法，本发明的目的是提供基于敏感系数法的燃气轮机循环热经济性的诊断方法，该方法能够对机组热力系统参数对热经济性能变化的贡献度进行定量分析，来判定哪些是影响热经济性变化的主要参数。该优化方法包括如下步骤：
步骤(1):根据影响燃气轮机效率特性的参数，建立描述机组效率特性的状态空间描述方程，机组在某一时刻的效率特性状态可表示为以各状态变量为坐标轴的n维空间。该空间由燃气轮机系统的拓扑结构、运行条件以及运行方式决定。状态空间描述方程建立，则各部件状态参数以及机组的效率特性也随之确定。
所述的状态参数包括燃料特性f、大气温度ta、大气压力pa、压气机进口温度t1*、压气机进口压力
燃气轮机的效率可表示为其三个组件压气机、燃烧室和燃气透平三个组件效率的组合，即燃气轮机的效率ηgt计算指标，用压气机效率ηc、燃烧室效率ηb、燃气透平ηt效率的组合形式表示：
其中：x＝1+f，燃气与空气的质量流量之比，f是压气机吸入单位质量空气时，燃烧室所加入的燃料量，称为燃料燃空比；
其中：
其中
其中：
其中：
所以，燃气轮机效率特性状态空间描述方程可表示为：
ηgt＝f(τ,π,ηc,ηt,ηb,εc,εb,εt)
步骤(2):根据步骤⑴获得的状态空间描述方程及其包含的状态参数，依据热力学理论计算每个参数变化与效率变化之间的比例关系，逐个计算每个参数对效率变化的敏感系数，剔除对效率影响小的参数，简化状态空间描述方程；
将用状态空间描述方程的效率函数表示为η＝f(x1,x2,...,xi,xn)。
步骤(3)：当所有参数因素都发生变化，分别由x1,x2,...,xi变为x′1,x′2,...,x′i，变化量分别为δx1,δx2,...,δxi时，x′1＝x1+δx1,x′2＝x2+δx2,...,x′i＝xi+δxi，则效率η也发生相应变化，由η变为η′，用表示所有因素变化共同表示的η的变化量δη＝η′-η。
步骤(4)：利用多元函数的泰勒展开将效率变化线性化：
式中
如果只有xi因素改变，其他因素都不发生变化，即δxi≠0,δxj＝0,j≠i,则效率η的变化量记为δηi，是δxi对η的影响值，表示为
步骤(5)：计算每个参数的对效率变化的敏感系数。定义η的变化量与因素xi的变化量之比为η对xi的影响系数ai，则
步骤(6)：利用ai计算步骤(4)中的ai：
步骤(7)：计算各个参数变化对效率影响的大小：
步骤(8)：通过比较δηi的大小判断影响其变化的最大参数xi。
本发明优势在于：
本发明不仅能定性的判断燃气轮机热经济性问题，而且能更及时准确地判断影响其变化的主要参数，避免虚假数据或者错误数据给运行人员带来的误指导，同时能为燃气轮机监测信息系统的运行优化、状态监测与故障诊断等提供可参考模型。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种基于敏感系数法的燃气轮机循环热经济性诊断方法，该优化方法包括如下步骤：
步骤(1):根据影响燃气轮机效率特性的参数，建立描述机组效率特性的状态空间描述方程，机组在某一时刻的效率特性状态可表示为以各状态变量为坐标轴的n维空间。该空间由燃气轮机系统的拓扑结构、运行条件以及运行方式决定。状态空间描述方程建立，则各部件状态参数以及机组的效率特性也随之确定。
所述的状态参数包括燃料特性f、大气温度ta、大气压力pa、压气机进口温度t1*、压气机进口压力
燃气轮机的效率可表示为其三个组件压气机、燃烧室和燃气透平三个组件效率的组合，即燃气轮机的效率ηgt计算指标，用压气机效率ηc、燃烧室效率ηb、燃气透平ηt效率的组合形式表示：
其中：x＝1+f，燃气与空气的质量流量之比，f是压气机吸入单位质量空气时，燃烧室所加入的燃料量，称为燃料燃空比；
其中：
其中
其中：
其中：
所以，燃气轮机效率特性状态空间描述方程可表示为：
ηgt＝f(τ,π,ηc,ηt,ηb,εc,εb,εt)
步骤(2):根据步骤(1)获得的状态空间描述方程及其包含的状态参数，依据热力学理论计算每个参数变化与效率变化之间的比例关系，剔除对效率影响小的参数，简化状态空间描述方程。
步骤(3)：将用状态空间描述方程的效率函数表示为η＝f(x1,x2,...,xi,xn)；
当所有因素都发生变化，分别由x1,x2,...,xi变为x′1,x′2,...,x′i，变化量分别为δx1,δx2,...,δxi时，x′1＝x1+δx1,x′2＝x2+δx2,...,x′i＝xi+δxi，则效率η也发生相应变化，由η变为η′，用表示所有因素变化共同表示的η的变化量δη＝η′-η。
步骤(4)：利用多元函数的泰勒展开将效率变化线性化：
式中
如果只有xi因素改变，其他因素都不发生变化，即δxi≠0,δxj＝0,j≠i,则效率η的变化量记为δηi，是δxi对η的影响值，表示为
步骤(5)：计算每个参数的对效率变化的敏感系数。定义η的变化量与因素xi的变化量之比为η对xi的影响系数ai，则
步骤(6)：利用ai计算步骤(4)中的ai：
步骤(7)：计算各个参数变化对效率影响的大小：
步骤(8)：通过比较δηi的大小判断影响其变化的最大参数xi。
本发明实现了燃气轮机循环机组“由热经济性变化判断影响其变化的主要参数”的热经济性诊断。方法以对于机组运行状态特性空间及其变量为依据，根据联合循环运行特性，从热力系统结构和机理出发，采用热力学法计算状态参数对燃气轮机热经济性能变化的影响程度、对其它参数影响的程度及对整体热经济性能变化的贡献度；利用泰勒公式将各参数之间的耦合关系进行解耦，应用敏感系数法定量计算获得参数变化对循环热效率的影响及其影响次序，判断出导致热经济性发生变化最大的是哪一个状态参数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。