一种汽轮机高压调节阀流量特性在线测试与调整方法及介质与流程

本发明涉及一种汽轮机高压调节阀流量特性在线测试与调整方法及介质，属于汽轮机控制。

背景技术：

1、汽轮机高压调门流量特性与设计情况存在差异将导致机组负荷波动、一次调频不合格、自动发电控制质量差、调节系统振荡等故障。在新建机组投运后、汽轮机a修或汽轮机本体通流改造后、调节阀解体检修及高调阀阀序改变或deh改造后，通常需要开展汽轮机高压调节阀流量特性测试与优化调整，其目的在于使汽轮机高压调节阀的实际流量特性与设定流量特性相符，以满足一次调频和自动发电控制的要求。

2、传统的汽轮机流量特性调整方法需开展专门的离线流量特性试验，试验前需解除deh系统的agc和一次调频控制，并申请专门的负荷调度，通过强制高压调节阀按指定规则动作，在固定负荷点停留并记录数据，最后根据试验数据确定修正曲线。该方法对主蒸汽参数变动范围、负荷变动速度及负荷点停留时间均有严格要求，试验过程控制复杂、参数调整困难，且试验期间机组脱离电网自动调节，影响机组正常运行，因此难以按需经常性开展。近年来出现了基于历史运行数据的分析方法，但现有方法仍存在以下不足：其一，数据筛选采用固定的稳态判据和采样点，对不满足条件的负荷点数据直接舍弃，样本利用率低；其二，工况分类以孤立数据点为单位进行节流/喷嘴二分类，无法反映变负荷过程中阀门调节方式的动态切换特性；其三，修正参数生成后一次性下装即终止，缺乏对修正效果的闭环验证和持续优化机制，无法在机组正常运行状态下在线完成闭环迭代整定。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种汽轮机高压调节阀流量特性在线测试与调整方法及介质，通过获取汽轮机正常运行状态下的历史运行数据；根据调节阀指令信号的分布特征对数据进行分类，并以变负荷过程片段为单位划分调节方式子片段；以预设工况基准点为中心按设定步长向邻近工况区间动态搜索有效稳态样本；以及通过修正参数下装后实测数据重算流量并以偏差小于预设阈值为终止条件的迭代循环，以解决现有方法需离线试验，且数据筛选效率低、分类粗糙、无闭环迭代验证，无法在线完成闭环整定的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供一种汽轮机高压调节阀流量特性在线测试与调整方法，包括：

4、获取汽轮机在正常运行状态下的历史运行数据；

5、根据所述历史运行数据中各调节阀指令信号的分布特征对数据进行分类，得到不同阀门调节方式下的工况数据集；

6、根据预设工况基准点，以运行参数的波动阈值为稳态判据对所述工况数据集进行筛选，并以所述预设工况基准点为中心按设定步长向邻近工况区间搜索，得到各工况基准点下的有效稳态样本集；

7、根据所述有效稳态样本集计算各工况基准点下的实际流量值，拟合得到本次实际流量特性曲线；

8、重复以下步骤，直至所述偏差小于预设阈值：

9、基于本次实际流量特性曲线与预设流量特性曲线之间的偏差生成本次修正参数，并将本次修正参数下装至汽轮机控制系统；

10、以下装至汽轮机控制系统后的实测运行数据重新计算实际流量值；

11、计算所述实际流量值与所述本次流量特性曲线在同一工况下对应的输出值之间的偏差，若所述偏差大于或等于预设阈值，则根据所述偏差生成下一修正参数并再次下装至汽轮机控制系统。

12、进一步地，所述汽轮机在正常运行状态下的历史运行数据至少包括各调节阀指令信号、综合阀位指令、机组负荷、主蒸汽压力、主蒸汽温度、调节级压力及调节级温度。

13、进一步地，所述根据所述历史运行数据中各调节阀指令信号的分布特征对数据进行分类，得到不同阀门调节方式下的工况数据集，包括：

14、以机组负荷变化率大于预设变化率阈值为起始条件，以负荷变化率小于所述预设变化率阈值为终止条件，从所述历史运行数据中提取连续变负荷过程片段；

15、在各变负荷过程片段内，按时间顺序计算各调节阀指令信号的分布特征，识别调节阀指令信号分布特征发生突变的时间点，以所述突变时间点为边界将所述变负荷过程片段划分为多个调节方式子片段；

16、根据各子片段内调节阀指令信号的分布特征，分别判定各子片段所属的阀门调节方式并归入对应的工况数据集，得到不同阀门调节方式下的工况数据集。

17、进一步地，根据预设工况基准点，以运行参数的波动阈值为稳态判据对所述工况数据集进行筛选，并以所述预设工况基准点为中心按设定步长向邻近工况区间搜索，得到各工况基准点下的有效稳态样本集，包括：

18、以额定负荷为基准按设定百分比间隔确定多个预设工况基准点；

19、分别以每个预设工况基准点为中心，以设定步长向邻近工况区间进行搜索；

20、在每一搜索到的工况区间内，以预设时间窗口内的运行参数波动幅值均小于各自对应的波动阈值为条件，判定所述工况区间内的数据为有效稳态数据；

21、若当前预设工况基准点下搜索到有效稳态数据，则停止对当前预设工况基准点的搜索并保存所述有效稳态数据作为当前预设工况基准点对应的有效稳态样本；

22、若当前预设工况基准点下未搜索到有效稳态数据，则增大所述设定步长并重新进行搜索，直至获得有效稳态数据；

23、汇总各预设工况基准点对应的有效稳态样本，得到各工况基准点下的有效稳态样本集。

24、进一步地，根据所述有效稳态样本集计算各工况基准点下的实际流量值，拟合得到本次实际流量特性曲线，包括：

25、根据所述有效稳态样本集中的调节级压力及由调节级压力与温度求取的蒸汽比容，通过相对流量计算公式折算各工况基准点下的实际相对流量值；

26、以各工况基准点下的负荷及对应的所述实际相对流量值为数据点，采用拟合方式得到负荷-实际流量曲线，作为本次实际流量特性曲线。

27、进一步地，所述相对流量计算公式，表示为：

28、；

29、式中，表示变负荷工况下的相对主蒸汽流量，表示额定负荷工况下的相对主蒸汽流量，表示变负荷工况下的调节级绝对压力，表示额定负荷工况下的调节级绝对压力，表示额定负荷工况下的调节级后蒸汽比容，表示变负荷工况下的调节级后蒸汽比容。

30、进一步地，基于本次实际流量特性曲线与预设流量特性曲线之间的偏差生成本次修正参数，包括：

31、计算各工况基准点下本次实际流量特性曲线与预设流量特性曲线之间的偏差量，并按照负荷由低至高的顺序构建偏差序列；

32、对所述偏差序列进行差分运算，识别偏差序列中相邻工况基准点之间偏差变化率超过预设变化率阈值的突变区间；

33、以所述突变区间为边界将全部工况基准点划分为多个修正分段，在各修正分段内分别计算该修正分段内各工况基准点偏差量的统计特征值，以所述统计特征值作为该修正分段的修正依据生成该修正分段对应的综合阀位指令修正值，由各修正分段及其对应的综合阀位指令修正值构成本次修正参数。

34、进一步地，以下装至汽轮机控制系统后的实测运行数据重新计算实际流量值，包括：

35、以下装至汽轮机控制系统后的实测运行数据为输入，以预设时间窗口长度为滑动步长，在各工况基准点预设区间内连续采集多组实测运行数据；

36、分别以各组实测运行数据为输入，从中提取调节级压力及由调节级压力与温度求取的蒸汽比容，通过所述相对流量计算公式折算各组的实测相对流量值，形成实测流量时间序列；

37、计算所述实测流量时间序列的滑动窗口方差；

38、若所述滑动窗口方差小于预设方差阈值，则以所述实测流量时间序列的中位数或均值作为所述重新计算的实际流量值；

39、若所述滑动窗口方差大于或等于所述预设方差阈值，则延长采集时间窗口并重新采集直至滑动窗口方差小于所述预设方差阈值，以所述实测流量时间序列的中位数或均值作为所述重新计算的实际流量值。

40、进一步地，计算所述实际流量值与所述本次流量特性曲线在同一工况下对应的输出值之间的偏差，包括：

41、获取当前修正周期的迭代次数；

42、计算所述实际流量值与所述本次流量特性曲线在同一工况下对应的输出值之间的初始偏差值；

43、根据所述迭代次数确定修正量衰减系数，所述修正量衰减系数随迭代次数增加而减小；

44、以所述修正量衰减系数对所述初始偏差值进行衰减处理，得到衰减后的偏差值；

45、以所述衰减后的偏差值作为所述偏差。

46、第二方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的汽轮机高压调节阀流量特性在线测试与调整方法。

47、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

48、1、本发明通过获取汽轮机在正常运行状态下的历史运行数据，避免了现有技术中需解除agc和一次调频控制并申请专门负荷调度进行离线试验的缺陷，不影响机组的正常运行；通过以预设工况基准点为中心按设定步长向邻近工况区间搜索获取有效稳态样本集，提高了数据筛选的样本利用率；通过重复执行修正参数下装、以下装后实测运行数据重新计算实际流量值并计算偏差、直至偏差小于预设阈值的迭代步骤，实现了对修正效果的闭环验证和持续优化，能够在机组正常运行状态下在线完成流量特性的闭环迭代整定。

49、2、本发明通过获取汽轮机在正常运行状态下的历史运行数据，并根据各调节阀指令信号的分布特征对数据进行分类得到不同阀门调节方式下的工况数据集，避免了现有技术中需解除agc和一次调频控制并申请专门负荷调度进行离线试验的缺陷，在机组正常参与电网调节的过程中即可完成流量特性调整，不影响机组的正常运行。

50、3、本发明通过以预设工况基准点为中心按设定步长向邻近工况区间搜索，并以运行参数的波动阈值为稳态判据对所述工况数据集进行筛选，当未搜索到有效稳态数据时增大所述设定步长并重新进行搜索直至获得有效稳态数据，避免了现有技术中因固定负荷点数据不满足稳态条件而直接舍弃导致的样本利用率低的问题，提高了有效稳态样本的获取效率和数据利用率，使各工况基准点下均能获得有效稳态样本集。

51、4、发明通过重复执行基于本次实际流量特性曲线与预设流量特性曲线之间的偏差生成本次修正参数并下装至汽轮机控制系统，以及以下装后的实测运行数据重新计算实际流量值并计算偏差，若偏差大于或等于预设阈值则根据偏差生成下一修正参数并再次下装至汽轮机控制系统的迭代步骤，直至偏差小于预设阈值，并在迭代过程中根据迭代次数确定修正量衰减系数，且衰减系数随迭代次数增加而减小，以衰减后的偏差值作为偏差，能够对修正效果进行验证，并可基于验证结果实施多次修正，使修正参数逐次逼近目标值。