一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法

本发明属于火电机组控制领域。

背景技术：

1、目前，火电机组冷端运行，普遍采用背压闭环控制的方案，如图1所示：机组根据运行经济性给出一个或一组冷端背压设定值，采用循环冷却变频泵转速指令(湿冷机组)作为调节手段，使用常规pid调节，进行冷端背压的闭环控制。这种闭环控制方案，存在一个问题，在冷端换热性能退化时，经济背压会随之变化，而根据运行经济性给出的固定的一个或一组冷端背压设定值，与实际的经济背压发生了偏离，火电机组冷端不再是最经济运行。

技术实现思路

1、本发明是为了解决现有火电机组冷端的背压闭环控制方法，在冷端换热性能退化时，固定的冷端背压设定值与实际经济背压发生了偏离，火电机组冷端不再是最经济运行的问题，现提供一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法。

2、一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，包括：

3、s1：根据循环冷却变频泵转速指令的取值范围[xmin,xmax]计算循环冷却变频泵转速指令平均值

4、s2：判断循环冷却变频泵转速指令下限xmin和循环冷却变频泵转速指令上限xmax之差的绝对值是否小于等于0.1，是则执行s5，否则执行s3；

5、s3：分别计算冷端经济性目标的波动下限δ2-和波动上限δ2+；

6、s4：若δ2-＜δ2+，则使然后返回s1，

7、若δ2-＞δ2+，则使然后返回s1，

8、若δ2-＝δ2+，则执行s5；

9、s5：将所述循环冷却变频泵转速指令平均值x作为循环冷却变频泵转速指令，对火电机组进行控制。

10、进一步的，基于当前时刻凝汽器的运行数据，利用bp神经网络计算获得当前时刻凝汽器的换热能力估计值，所述当前时刻凝汽器的运行数据包括当前时刻凝汽器换热量和当前时刻凝汽器冷热端换热温差；

11、将所述当前时刻凝汽器的换热能力估计值代入冷端经济性目标函数，进而计算冷端经济性目标的波动下限δ2-和波动上限δ2+。

12、进一步的，上述bp神经网络的训练过程如下：

13、选择凝汽器历史时间段内的运行数据，以λ为时间单位，计算各时间单位的历史换热能力估计值αa：

14、

15、其中，q为凝汽器换热量，δt为凝汽器冷热端换热温差；

16、将凝汽器历史时间段内的机组负荷、汽轮机末级抽气口蒸汽压力、汽轮机末级抽气口蒸汽温度、凝汽器冷却水进口温度、凝汽器背压、以及循环冷却变频泵转速指令作为输入，将所述各时间单位的历史换热能力估计值作为输出，对bp神经网络模型进行训练，获得训练好的bp神经网络。

17、进一步的，通过下式计算所述凝汽器换热量q：

18、q＝(t2-t1)qcp；

19、通过下式计算所述凝汽器冷热端换热温差δt：

20、

21、上述公式中，t2为凝汽器冷却水出口温度，t1为凝汽器冷却水进口温度，q为凝汽器冷却水流量，cp为凝汽器冷却水的定压比热容，ts为凝汽器饱和蒸汽的温度。

22、进一步的，上述冷端经济性目标函数表达式为：

23、δ＝h(x,x0,px0,pg0,q0,t10,t20,ps0,αa0)＝δp2-δp1，

24、其中，δ为冷端经济性目标，h(·)表示冷端经济性目标函数，x为作为变量的循环冷却变频泵转速指令，x0为当前时刻的循环冷却变频泵转速指令，px0为当前时刻的循环冷却变频泵功率，pg0为当前时刻的机组负荷，q0为当前时刻的循环冷却水流量，t10为当前时刻的循环冷却水进水温度，t20为当前时刻的循环冷却水出水温度，ps0为当前时刻的凝汽器真空度，αa0为当前时刻凝汽器的换热能力估计值，δp2为汽轮机出力变化量，δp1为循环冷却变频泵功率偏差；

25、则有：

26、

27、

28、进一步的，上述汽轮机出力变化量δp2通过下式获得：

29、δp2＝[f(psx)-f(ps0)]pg0，

30、其中，f(psx)和f(ps0)分别为psx和ps0对应的功率修正率，psx为循环冷却变频泵转速指令为x时的凝汽器真空度。

31、进一步的，上述循环冷却变频泵功率偏差δp1通过下式获得：

32、

33、进一步的，上述循环冷却变频泵转速指令为x时的凝汽器真空度psx为：

34、

35、其中，tsx为循环冷却变频泵转速指令为x时的凝汽器真空温度。

36、进一步的，上述循环冷却变频泵转速指令为x时的凝汽器真空温度tsx为：

37、

38、其中，t2x为循环冷却变频泵转速指令为x时的循环冷却水出水温度，δt为循环冷却变频泵转速指令为x时的凝汽器冷热端对数平均温差。

39、进一步的，上述循环冷却变频泵转速指令为x时的循环冷却水出水温度t2x为：

40、

41、所述循环冷却变频泵转速指令为x时的凝汽器冷热端对数平均温差δt为：

42、

43、其中，cp为凝汽器冷却水的定压比热容。

44、本发明的有益效果如下：

45、1)本发明提出了一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，以冷端经济性为目标进行闭环控制，保证火电机组冷端在经济状态运行。

46、2)冷端经济性目标函数中，使用实时估计的凝汽器换热能力进行经济性计算，每个控制周期滚动优化，在火电机组冷端换热性能退化时，火电机组冷端仍在最经济状态运行。

技术特征：

1.一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，其特征在于，所述bp神经网络的训练过程如下：

4.根据权利要求3所述的一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，其特征在于，所述冷端经济性目标函数表达式为：

6.根据权利要求5所述的一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，其特征在于，所述汽轮机出力变化量δp2通过下式获得：

7.根据权利要求5或6所述的一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，其特征在于，所述循环冷却变频泵功率偏差δp1通过下式获得：

8.根据权利要求6所述的一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，其特征在于，所述循环冷却变频泵转速指令为x时的凝汽器真空度psx为：

9.根据权利要求8所述的一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，其特征在于，所述循环冷却变频泵转速指令为x时的凝汽器真空温度tsx为：

10.根据权利要求9所述的一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，其特征在于，所述循环冷却变频泵转速指令为x时的循环冷却水出水温度t2x为：

技术总结
一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法，涉及火电机组控制领域。本发明是为了解决现有火电机组在冷端换热性能退化时，固定的冷端背压设定值与实际经济背压发生了偏离，火电机组冷端不再是最经济运行的问题。本发明所述的一种火电机组冷端经济运行的闭环控制方法以冷端经济性为目标进行闭环控制，保证火电机组冷端在经济状态运行。冷端经济性目标函数中，使用实时估计的凝汽器换热能力进行经济性计算，每个控制周期滚动优化，在火电机组冷端换热性能退化时，火电机组冷端仍在最经济状态运行。

技术研发人员：万杰,石家魁,李梦辉,程江南
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16