一种汽轮机热耗计算模型的优化方法及系统与流程

1.本发明涉及火力发电技术领域，具体涉及一种汽轮机热耗计算模型的优化方法及系统。


背景技术：

2.随着外部条件的变化及机组运行的老化，现有耗差系统性能难以满足优化运行的新需求，耗差系统指导优化运行的功能有待增加。随着能源革命的进一步推进，新能源发电的低弃风率及低弃光率，使得火电机组深度调峰、节能降耗的需求更加迫切，因此必须给传统的火力发电厂注入科技的力量，以应对能源革命和高质量发展的现状。因此，亟需一种汽轮机热耗计算模型的优化方法，以提高在线计算汽轮机热耗精度的问题。


技术实现要素：

3.因此，本发明提供的一种汽轮机热耗计算模型的优化方法及系统，克服了现有技术中在线计算汽轮机热耗精度低的缺陷。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.第一方面，本发明实施例提供一种汽轮机热耗计算模型的优化方法，包括：
6.步骤1：基于汽轮机组热力系统的不同部分，进行热力系统划分；
7.步骤2：根据汽轮机组热力系统的ebsilon模型，选取表征汽轮机组热力系统各个子系统能效状态的参数，当满足预设条件时，构建各状态参数之间的耦合关系模型，其中，所述耦合关系模型，表征机组的能效状态；
8.步骤3：根据各状态参数之间的耦合关系模型，基于cfd模型，对各热力系统的局部通流及换热，进行针对性分析，确定用于热耗分析方法的第一预设边界参数；
9.步骤4：结合机组预设工况下的热力试验，根据第二预设边界参数对耦合关系模型进行校验，确定预设参数，对机组运行的实时能效指标进行优化；
10.步骤5：基于优化结果建立机组整厂的经济性计算体系，在现有耗差分析的基础上，优化汽轮机热耗计算模型。
11.可选地，所述汽轮机组热力系统的不同部分，包括：汽轮机本体、汽轮机辅机系统、回热系统、冷端系统。
12.可选地，所述对各热力系统的局部通流及换热，进行针对性分析，包括：对回热系统、冷端系统，的局部通流及换热均进行针对性分析。
13.可选地，所述针对性分析，包括：热平衡计算，变工况计算、改造分析计算、循环效率计算、能耗分析。
14.可选地，对局部通流的流体网格划分的步骤，包括：将流体域切块分割为大小不同的块，分别对每个块进行针对性网格划分，其中，所述网格形状为四面体。
15.可选地，所述步骤2：包括：
16.在cfx中建立耦合关系模型；
17.获得合理化的耦合关系模型：计算完成后提取几何模型中若干点的参数值，比较计算值与实测值；
18.当计算值与实测值的差值满足预设阈值时，则耦合关系模型合理；
19.当计算值与实测值的差值不满足预设阈值时，则耦合关系模型不合理，需要重复步骤1与步骤2，直至得到合理的耦合关系模型。
20.可选地，所述第一预设边界参数，包括：主汽压力、主汽温度、高排压力、高排温度、再热压力、再热温度、中排压力、中排温度、低压缸排汽压力、各抽汽段压力和温度、各加热器进出水温度、进除氧器凝结水流量、给水温度、各减温水压力及温度、各减温水流量。
21.第二方面，本发明实施例提供一种汽轮机热耗计算模型的优化系统，包括：
22.热力系统划分模块，用于基于汽轮机组热力系统的不同部分，进行热力系统划分；
23.耦合关系模型建立模块，用于根据汽轮机组热力系统的ebsilon模型，选取表征汽轮机组热力系统各个子系统能效状态的参数，当满足预设条件时，构建各状态参数之间的耦合关系模型，其中，所述耦合关系模型，表征机组的能效状态；
24.第一预设边界参数确定模块，用于根据各状态参数之间的耦合关系模型，基于cfd模型，对各热力系统的局部通流及换热，进行针对性分析，确定用于热耗分析方法的第一预设边界参数；
25.优化模块，用于结合机组预设工况下的热力试验，根据第二预设边界参数对耦合关系模型进行校验，确定预设参数，对机组运行的实时能效指标进行优化；
26.汽轮机热耗计算模型的优化模块，用于基于优化结果建立机组整厂的经济性计算体系，在现有耗差分析的基础上，优化汽轮机热耗计算模型。
27.第三方面，本发明实施例提供一种终端，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行本发明实施例第一方面所述的汽轮机热耗计算模型的优化方法。
28.第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明实施例第一方面所述的汽轮机热耗计算模型的优化方法。
29.本发明技术方案，具有如下优点：
30.1、本发明提供的汽轮机热耗计算模型的优化方法及系统，将热力系统中的设备处理为模块，由模块构成任一热力系统，从而得到一种适用范围广、应用简单灵活，能在计算机上实现的热力系统稳态分析计算方法。通过本发明提供的汽轮机热耗计算模型的优化方法及系统，提高了在线计算汽轮机热耗的精度。
31.2、本发明提供的汽轮机热耗计算模型的优化方法及系统，结合ebsilon与cfd软件进行建模，根据实际工况所得的计算结果，得出热耗随边界参数的变化规律，可对非典型工况进行准确而针对的分析。通过建模仿真大大缩短了改进设计周期，降低设计成本和实验成本。同时当边界条件变化时，依然可以使用此方法进行计算，确定综合评价体系下的最优值。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明实施例提供的一种汽轮机热耗计算模型的优化方法的一个具体示例的流程图；
34.图2为本发明实施例提供的一种汽轮机热耗计算模型的优化系统的模块组成图；
35.图3为本发明实施例提供的一种终端一个具体示例的组成图。
具体实施方式
36.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
40.实施例1
41.本发明实施例提供的一种汽轮机热耗计算模型的优化方法，如图1所示，包括如下步骤：
42.步骤s1：基于汽轮机组热力系统的不同部分，进行热力系统划分。
43.在本发明实施例中，根据汽轮机组热力系统的不同部分，构建机组热耗指标体系，进行热力系统划分。汽轮机组热力系统的不同部分，包括：汽轮机本体、汽轮机辅机系统、回热系统、冷端系统。仅以此举例，不以此为限，在实际应用中根据实际情况对汽轮机组热力系统进行相应的划分。
44.在本发明实施例中，将电厂热力系统的组成设备模块化，然后构成任一复杂的热力系统，并且设计出通用的模块以适应任何热力系统问题的计算分析。将热力系统中的设备处理为模块，由模块构成任一热力系统，从而得到一种适用范围广、应用简单灵活，能在计算机上实现的热力系统稳态分析计算方法。
45.在本发明实施例中，用不同的模块代表不同的设备，所述模型使用的模块包括：汽
轮机组、凝汽器、加热器、水泵、除氧器、冷却塔、水泵、阀门，仅以此举例，不以此为限，在实际应用中根据实际需求选取相应的模块。用线段代表管道，因此，有限个模块和线段可灵活地构成任一复杂的热力系统。
46.步骤s2：根据汽轮机组热力系统的ebsilon模型，选取表征汽轮机组热力系统各个子系统能效状态的参数，当满足预设条件时，构建各状态参数之间的耦合关系模型，其中，所述耦合关系模型，表征机组的能效状态。
47.在本发明实施例中，步骤2：包括：在cfx中建立耦合关系模型，在其它实施例中，也可采用其他软件，如：fluent、star-ccm、comsol、openfoam、phoenics等进行耦合关系模型的建立，在此不作限制，根据实际情况进行响应的选取。获得合理化的耦合关系模型：计算完成后提取几何模型中若干点的参数值，比较计算值与实测值。当计算值与实测值的差值满足预设阈值时，则耦合关系模型合理。当计算值与实测值的差值不满足预设阈值时，则耦合关系模型不合理，需要重复步骤1与步骤2，直至得到合理的耦合关系模型。
48.步骤s3：根据各状态参数之间的耦合关系模型，基于cfd模型，对各热力系统的局部通流及换热，进行针对性分析，确定用于热耗分析方法的第一预设边界参数。
49.在本发明实施例中，对各热力系统的局部通流及换热，进行针对性分析，包括：对回热系统、冷端系统，的局部通流及换热均进行针对性分析。
50.在本发明实施例中，针对性分析，包括：热平衡计算，变工况计算、改造分析计算、循环效率计算、能耗分析。仅以此举例，不以此为限，在实际应用中根据实际需求选择响应的分析方法。
51.在本发明实施例中，对局部通流的流体网格划分的步骤，包括：将流体域切块分割为大小不同的块，分别对每个块进行针对性网格划分，其中，所述网格形状为四面体。
52.在本发明实施例中，第一预设边界参数，包括：主汽压力、主汽温度、高排压力、高排温度、再热压力、再热温度、中排压力、中排温度、低压缸排汽压力、各抽汽段压力和温度、各加热器进出水温度、进除氧器凝结水流量、给水温度、各减温水压力及温度、各减温水流量。仅以此举例，不以此为限，在实际应用中根据实际需求确定相应的第一预设边界参数。
53.步骤s4：结合机组预设工况下的热力试验，根据第二预设边界参数对耦合关系模型进行校验，确定预设参数，对机组运行的实时能效指标进行优化。
54.在本发明实施例中，预设工况下的热力试验包括：典型工况下的热力试验，仅以此举例，不以此为限，在实际应用中根据实际需求选择响应的预设工况条件。
55.在本发明实施例中，第二预设边界参数可以为第一预设边界参数的部分或全部，在此不作限制，根据实际实际所需对第二预设边界参数进行相应的选取。例如：结合机组典型工况下的热力试验，根据所需边界对耦合关系模型进行校验后，基于耦合关系模型确定各个能效指标合理的基准值，确定能效指标变化合理的阈值，对机组运行的实时能效指标进行分级、综合评价，研究以机组整体能效最优的目标(不局限于特定指标最优)的整体优化策略。
56.步骤s5：基于优化结果建立机组整厂的经济性计算体系，在现有耗差分析的基础上，优化汽轮机热耗计算模型。
57.在本发明实施例中，基于优化结果建立机组整厂的经济性计算体系，在现有耗差分析的基础上，建立更加精准的整厂经济性指标计算体系。其中，经济性指标，包括：汽轮机
热耗率、汽水流量、发电煤耗、厂用电率，仅以此举例，不以此为限，在实际应用中根据实际需求选择响应的指标。
58.在本发明实施例中，本发明实施例中提供的汽轮机热耗计算模型的优化方法，提高了在线计算汽轮机热耗的精度、汽轮机热耗率、主汽流量等影响机组运行经济性的参数的计算精度。使得某些重要参数纳入耗差计算系统，对机组性能的系统性进行全面评价，在机组运行时，实时获得锅炉效率的相对精确值。
59.本发明实施例中提供的汽轮机热耗计算模型的优化方法，结合ebsilon与cfd软件进行建模，根据实际工况所得的计算结果，得出热耗随边界参数的变化规律，可对非典型工况进行准确而针对的分析。通过建模仿真大大缩短了改进设计周期，降低设计成本和实验成本。同时当边界条件变化时，依然可以使用此方法进行计算，确定综合评价体系下的最优值。
60.实施例2
61.本发明实施例提供一种汽轮机热耗计算模型的优化系统，如图2所示，包括：
62.热力系统划分模块1，用于基于汽轮机组热力系统的不同部分，进行热力系统划分；此模块执行实施例1中的步骤s1所描述的方法，在此不再赘述。
63.耦合关系模型建立模块2，用于根据汽轮机组热力系统的ebsilon模型，选取表征汽轮机组热力系统各个子系统能效状态的参数，当满足预设条件时，构建各状态参数之间的耦合关系模型，其中，所述耦合关系模型，表征机组的能效状态；此模块执行实施例1中的步骤s2所描述的方法，在此不再赘述。
64.第一预设边界参数确定模块3，用于根据各状态参数之间的耦合关系模型，基于cfd模型，对各热力系统的局部通流及换热，进行针对性分析，确定用于热耗分析方法的第一预设边界参数；此模块执行实施例1中的步骤s3所描述的方法，在此不再赘述。
65.优化模块4，用于结合机组预设工况下的热力试验，根据第二预设边界参数对耦合关系模型进行校验，确定预设参数，对机组运行的实时能效指标进行优化；此模块执行实施例1中的步骤s4所描述的方法，在此不再赘述。
66.汽轮机热耗计算模型的优化模块5，用于基于优化结果建立机组整厂的经济性计算体系，在现有耗差分析的基础上，优化汽轮机热耗计算模型；此模块执行实施例1中的步骤s5所描述的方法，在此不再赘述。
67.本发明实施例提供一种汽轮机热耗计算模型的优化系统，提高了在线计算汽轮机热耗的精度、汽轮机热耗率、主汽流量等影响机组运行经济性的参数的计算精度。通过本发明实施例提供汽轮机热耗计算模型的优化系统，使得某些重要参数纳入耗差计算系统，对机组性能的系统性进行全面评价，在机组运行时实时获得锅炉效率的相对精确值。
68.实施例3
69.本发明实施例提供一种终端，如图3所示，包括：至少一个处理器401，例如cpu(central processing unit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(display)、键盘(keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速ram存储器(random access memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器
404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。其中处理器401可以执行实施例1中的汽轮机热耗计算模型的优化方法。存储器404中存储一组程序代码，且处理器401调用存储器404中存储的程序代码，以用于执行实施例1中的汽轮机热耗计算模型的优化方法。其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称eisa)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：ram)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard disk drive，缩写：hdd)或固降硬盘(英文：solid-state drive，缩写：ssd)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：cpu)，网络处理器(英文：network processor，缩写：np)或者cpu和np的组合。
70.其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：ram)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：ssd)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。
71.其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：cpu)，网络处理器(英文：network processor，缩写：np)或者cpu和np的组合。
72.其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：asic)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：pld)或其组合。上述pld可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：cpld)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：fpga)，通用阵列逻辑(英文：generic array logic,缩写：gal)或其任意组合。
73.可选地，存储器404还用于存储程序指令。处理器401可以调用程序指令，实现如本技术执行实施例1中的汽轮机热耗计算模型的优化方法。
74.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1中的汽轮机热耗计算模型的优化方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
75.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。