基于冗余測量的汽輪機性能計算基準流量數據在線檢驗方法

郭江龍，李 瓊，姚力強，李曉光

（國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021）

基于冗余測量的汽輪機性能計算基準流量數據在線檢驗方法

郭江龍，李 瓊，姚力強，李曉光

（國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021）

由于汽輪機性能計算基準流量一般選擇除氧器入口凝結水管道或高加組出口給水管道處的流量測量值，作為模型計算核心參數，其對計算結果的影響是1∶1的，為此文章引入除氧器入口高加組疏水流量冗余測量信息，建立給水、除氧器入口凝結水和高加組疏水3個流量兩兩間顯式矩陣計算模型，提出了汽輪機性能計算基準流量數據在線檢驗方法，并通過對實際機組的計算，證明了該方法的有效性。

冗余測量；汽輪機；在線監測；基準流量

0 引言

隨著計算機網絡技術的快速發展，大型火力發電廠普遍建成了以DCS、SIS和MIS等為核心的信息化平臺。對實時采集的壓力、溫度、功率和流量等測量數據的準確性進行判別和校正，從而減少測量數據不確定度，是應用高精度數學模型在線計算、分析汽輪機性能及優化的基礎性工作。

根據相關標準［1－2］，模型計算的基準流量可以選擇除氧器入口凝結水或高加組出口給水管道處的流量測量值（簡稱“凝結水流量”、“給水流量”）。由于該流量測量值對計算結果的影響是1∶1的，且在機組運行狀態下，不具備在線核查安裝在這兩處管道內的孔板、噴嘴等流量測量裝置精度的技術手段。因此借助現場其他冗余測量信息，在所測量的凝結水流量、給水流量之間選取相對可信的測量值，為模型提供可靠的數據輸入，具有較高的工程實用價值。

1 基準流量數據在線檢驗方法

由于測量對象的唯一性，凝結水、給水流量測量值之間存在必然聯系。已知任一測量值，可以推算出另一個流量的計算值，若與其測量值基本一致，則數據的可信度均較高，模型計算時基準流量可以選擇任意一個；若與其測量值差距較大，則很難證明哪一個測量值更為可信，一定程度上影響了試驗人員對機組性能的客觀評價［3］。這時就需要引入其他冗余流量測量值，對這2個流量測量值的準確性進行檢驗。

文中選擇進入除氧器的高加組疏水流量測量值（以下簡稱“高加組疏水流量”）作為冗余。該流量數值較小，約為除氧器入口凝結水流量的22%左右，管徑較小，并且連接管道較長，嚴格符合流量測量裝置安裝條件的位置較多，流量測量的穩定性較好。

1.1 矩陣校驗模型

為便于說明，以“三高＋除氧器”典型高壓加熱器系統結構為例，根據1號、2號、3號高壓加熱器和4號除氧器的能量平衡關系，列寫方程：

對上述方程進行數學變換，并采用矩陣表達形式，可以得到給水、凝結水和高加組疏水流量間顯式矩陣計算模型［4－5］，如式（1）、（2）和（3）所示。

式中：Dgs、Dnjs和Dss分別為給水、凝結水和高加組疏水流量，t／h；qi、γi和τi分別為1kg蒸汽、疏水和給水在第i個加熱器的放熱量，kJ／kg；βi為進入第i個加熱器的疏水與抽汽焓差；Di為第i個加熱器的抽汽量，t／h。

1.2 校驗算法

用上角標“′”表示相應流量的計算值，不帶“′”的為相應流量的測量值，并定義Djz為基準流量。主要計算步驟如下。

a.給定各流量測量值，Dgs、Dnjs和Dss。

b.根據式（1）所示的矩陣模型檢驗Dgs、Dnjs準確性。已知凝結水流量測量值Dnjs，得到給水流量計算值D′gs；比較給水流量計算值和測量值誤差，若差距不大，則基準流量采用凝結水或給水流量中任意一個均可；否則進一步借助高加組疏水冗余流量測量信息繼續判斷。

c.已知高加組疏水流量測量值Dss，分別根據式（2）、（3）所示的矩陣模型獲得凝結水流量、給水流量計算值和，并對比各自與測量值的 誤 差，記 為：

d.若ε1≤ε2，則選取凝結水流量為基準流量；否則選取給水流量。

計算流程框圖如圖1所示。

圖1 計算流程

2 應用實例

以某亞臨界600MW機組試驗工況為例，凝結水流量Dnjs、給水流量Dgs和高加組疏水流量Dss測量值分別為1 460.65t／h、1 836.92t／h、376.53t／h，高壓加熱器系統內典型參數如表1所示。

表1 高壓加熱器系統內典型參數 kJ／kg

根據矩陣校驗模型（1），計算除氧器入口凝結水流量的推算值D′njs，帶入數據得：數據得：

比較ε1＜ε2，因此選取凝結水流量作為汽輪機性能計算基準流量。

3 結論

根據矩陣校驗模型（3）所示的矩陣模型，帶入數據得：

根據矩陣校驗模型（3）所示的矩陣模型，帶入

凝結水和給水流量是汽輪機性能計算高精度數學模型的基礎變量，合理利用冗余測量信息對其測量值的準確性進行檢驗，提高模型輸入的準確性，是汽輪機在線性能監測和優化等課題研究的重點內容。

文中引入高加組疏水流量測量冗余，結合凝結水、給水流量測量信息，建立了這3個流量兩兩之間的矩陣校驗模型，在此基礎上提出了汽輪機性能計算基準流量數據在線檢驗方法，實例驗證了方法的有效性。同時該方法也可應用于汽輪機檢修前后性能評價等熱力試驗中，有效提高試驗數據處理的質量，最大限度使試驗結果客觀反映機組實際運行性能。

［1］GB／T 8117.1－2008，汽輪機熱力性能驗收試驗規程 第1部分：方法A－大型凝汽式汽輪機高精度試驗［S］.

［2］GB／T 8117.2－2008.汽輪機熱力性能驗收試驗規程 第2部分：方法B－各種類型和容量的汽輪機寬精度試驗［S］.

［3］范 奇，王文慶，劉超飛，等.火電機組在線性能計算與性能試驗對比分析［J］.熱力發電.2013，42（08）：86-89.

［4］郭江龍，盧盛陽，楊海生，等.汽輪機性能試驗中給水流量顯式矩陣計算模型［J］.電力建設.2011，32（06）：79-81.

［5］郭江龍，盧盛陽，王興國，等.基于除氧器入口疏水流量的給水流量矩陣計算模型［J］.汽輪機技術.2011，53（05）：345-346.

本文責任編輯：靳書海

BaseFlowDataOnlineMonitoringCalibrationMethodBasedon RedundancyFlowSteamTurbinePerformanceCalculation

Guo Jianglong，Li Qiong，Yao Liqiang，Li Xiaoguang
（State Grid Hebei Electric Power Research Institute，Shijiazhuang 050021，China）

Generally，the base flow of the steam turbine performance calculation is the deaerator entrance condensate flow or outlet feed water of the high-pressure group，which are one to one impact on the result as the model to calculate the core parameters.Through the redundancy flow introduction of the drain of the high-pressure heater group of the deaerator entrance，the explicit matrix calculation is constructed with feed water flow，the deaerator entrance condensate flow and the drain of the high-pressure heater group each other.The calibration method of base flow data online monitoring of steam turbine performance calculation is put forward.Through the real calculation of the unit，the validity of the model is proved.

redundancy flow；steam turbine；online monitoring；base flow

TK212

A

1001-9898（2015）03-0001-02

2015-02-03

郭江龍（1973－），男，高級工程師，主要從事火電廠節能和優化運行等方面試驗及技術研究工作。

河北省電力建設調整試驗所科研項目（tss2013－01）。