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基于混合模型的轴流机喘振安全边界的评估方法

阅读:595发布:2020-05-26

专利汇可以提供基于混合模型的轴流机喘振安全边界的评估方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于混合模型的轴流 风 机喘振 安全边界 的评估方法,属于 轴流风机 喘振安全边界的评估方法技术领域,旨在提供一种实时在线监视风机的安全裕度的轴流风机喘振安全边界的评估方法,其技术方案要点是具体步骤如下:S1:利用风机风量及 煤 量计算风机流量Q;S2:利用动叶反馈k计算动叶开度Φ;S3:通过计算机 软件 拟合风机标准性能曲线;S4:通过标准性能曲线查找实时监测标准全压P;S5:利用现有风机前后测点的 传感器 测取风机实时监测的实际全压P实测;S6:对比风机实际全压P实测与标准全压P得出风机的安全裕度。对风机安全状态的监视和控制起到了很大的作用,既能让风机用尽出 力 ,又能保证风机安全。,下面是基于混合模型的轴流机喘振安全边界的评估方法专利的具体信息内容。

1.一种基于混合模型的轴流机喘振安全边界的评估方法,其特征在于:具体步骤如下:
S1:利用风机风量及量计算风机流量Q;
S2:利用动叶反馈k计算动叶开度Φ;
S3:通过计算机软件拟合风机标准性能曲线;
S4:通过标准性能曲线查找实时监测标准全压P;
S5:利用现有风机前后测点的传感器测取风机实时监测的实际全压P实测;
S6:对比风机实际全压P实测与标准全压P得出风机的安全裕度,根据不同的风机设置对应的安全裕度报警值。
2.根据权利要求1所述的基于混合模型的轴流风机喘振安全边界的评估方法,其特征在于:在S1中,通过设置在风机内的传感器测出风机一段时间内的用煤质量和风的质量,再平均分配到两台风机得到单台风机的烟气质量,再换算成烟气的体积流量Q。
3.根据权利要求1所述的基于混合模型的轴流风机喘振安全边界的评估方法,其特征在于:在S2中建立动叶反馈k与动叶开度Φ的数学模型 其中a为参数,ε1为
误差。
4.根据权利要求3所述的基于混合模型的轴流风机喘振安全边界的评估方法,其特征在于:从火电机组实时信息监控与管理系统中获取动叶反馈k与动叶开度Φ的历史关联数据,然后通过计算机软件进行迭代拟合得出
5.根据权利要求1所述的基于混合模型的轴流风机喘振安全边界的评估方法,其特征在于:在S3中计算机软件拟合风机标准性能曲线具体方法为:
1)、从火力发电机组实时信息监控与管理系统中获取风机全压P与风机流量Q和动叶开度Φ的历史关联数据,并将三者的历史关联数据通过计算机软件进行曲线拟合;
2)、根据计算机拟合的曲线选择相应的数学模型;
3)、通过计算机软件迭代拟合求出明确的数学模型;
4)、基于数学模型建立基准性能曲线。
6.根据权利要求5所述的基于混合模型的轴流风机喘振安全边界的评估方法,其特征在于:所述风机全压P与风机流量Q和动叶开度Φ的数学模型为
7.根据权利要求6所述的基于混合模型的轴流风机喘振安全边界的评估方法,其特征在于:通过计算机软件迭代拟合求得如下参数:p00=9585,p10=-78.09,p01=135.9,p20=-
0.4619,p11=7.07,p02=-9.629,p30=-0.006254,p21=0.09406,p12=-0.4553,P03=
0.3943,p40=1.005e-5,p31=-0.0001368,p22=0.0009258,p13=-0.005221,p04=0.01723,p50=2.094e-8,p41=-8.144e-7,p32=1.165e-5,p23=-8.327e-5,p14=0.0003099,p05=-
0.0004959。

说明书全文

基于混合模型的轴流机喘振安全边界的评估方法

技术领域

[0001] 本发明涉及轴流风机喘振安全边界的评估方法技术领域,特别涉及一种基于混合模型的轴流风机喘振安全边界的评估方法。

背景技术

[0002] 风烟系统是火发电厂最重要的辅助系统之一,它的安全可靠运行直接关系机组的稳定。近两年,随着锅炉超低排放保改造,锅炉尾部环保设备(如脱硝系统、MGGH、湿电等)的增加,造成风烟系统风道阻力大幅度增加,风机出力余量不够。在机组高负荷运行时容易出现风机出力不足,甚至喘振、抢风等不安全事件发生。因此,机组运行中,实时监控风机性能和风机的工作点、掌控风机安全裕度非常重要。
[0003] 如图1所示,风机喘振是指风机运行在非安全区域时,风机出口压力与风机风量失去对应关系,风机流量、出口风压、电机电流出现大幅度波动,风机剧裂振动并有异常噪音的异常现象。喘振会造成风机叶片断裂或机械部件损坏,严禁风机在喘振工况运行。抢风是指在两台风机并联运行时,由于风机运行在临界工作点附近,当两台风机出力出现不平衡
时,一台风机电流(流量)突然上升,另一台风机电流(流量)突然下降的现象。此时,若关小大流量风机的调节风试图平衡风量时,则会使另一台小流量风机跳至最大流量运行。在
调整风门投自动时,风机的动叶或静叶频繁地开大、关小,严重时可能导致风机电机超电流而烧坏。失速是指轴流风机当风机流量减小时,气流冲增大。当冲角增大到某一临界值
时,叶背尾端产生涡流区,阻力急剧增加,而升力(压力)迅速降低;冲角再增大,脱流现象更为严重,甚至会出现部分叶道阻塞的情况。
[0004] 如图1所示,风机运转过程中,应保持在性能曲线安全区域运行,在临界工作点的右侧运行。越过了安全区域将会导致风机工况不稳定,出现抢风或者喘振现象。从图1上可
以看出,当风机在某个流量时,风道阻力越小,风机工作点越远离临界工作点,风机工况越安全。
[0005] 如图2,为了使风机有更好的运行效率,现在大型火力发电厂都选用动叶可调轴流风机作为吸风机。在同一流量(负荷)下,当风道阻力发生改变时,通过改变动叶角度来适应新的工作点。我们把某一工作点的流量对应性能曲线上最高全压与该工作点的全压之差称
为安全裕度。安全裕度反应风机远离不安全区域的程度,数值越大,风机越安全。如果能在线监视吸风机的安全裕度,则可以实时掌握风机工作点是否在安全区域,风机安全性就得
到了有效的监控。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种基于混合模型的轴流风机喘振安全边界的评估方法,具有实时在线监视风机的安全裕度的优点。
[0007] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
[0008] 一种基于混合模型的轴流风机喘振安全边界的评估方法,具体步骤如下:
[0009] S1:利用风机风量及量计算风机流量Q;
[0010] S2:利用动叶反馈k计算动叶开度Φ;
[0011] S3:通过计算机软件拟合风机标准性能曲线;
[0012] S4:通过标准性能曲线查找实时监测标准全压P;
[0013] S5:利用现有风机前后测点的传感器测取风机实时监测的实际全压P实测;
[0014] S6:对比风机实际全压P实测与标准全压P得出风机的安全裕度,根据不同的风机设置对应的安全裕度报警值。
[0015] 通过采用上述技术方案,根据历史健康运行数据建立风机全压P与风机流量Q和动叶开度Φ三者的数学模型并绘制标准性能曲线,通过标准性能曲线获得在健康状态下风机
的全压与实际测得的全压进行比对,从而预测风机是否是在安全区域内运行,如果偏离安
全区域可及时进行检修和故障排除,避免问题进一步恶化。
[0016] 进一步的,在S1中,通过设置在风机内的传感器测出风机一段时间内的用煤质量和风的质量,再平均分配到两台风机得到单台风机的烟气质量,再换算成烟气的体积流量
Q。
[0017] 通过采用上述技术方案,可通过风机内传感器测得风机的用煤量和进风量,并且一般用煤量与进风量采用固定配比所以可得出烟气的固定密度,进而求出烟气的体积流
量。
[0018] 进一步的,在S2中建立动叶反馈k与动叶开度Φ的数学模型 其中a为参数,ε1为误差。
[0019] 通过采用上述技术方案,动叶反馈k通过轴流风机内部传感器测得,并且与动叶开度Φ呈线性关系,故用数学模型 表示。
[0020] 进一步的,从火力发电机组实时信息监控与管理系统中获取动叶反馈k与动叶开度Φ的历史关联数据,然后通过计算机软件进行迭代拟合得出
[0021] 通过采用上述技术方案,可得到动叶反馈k与动叶开度Φ明确的数学模型。
[0022] 进一步的,在S3中计算机软件拟合风机标准性能曲线具体方法为:
[0023] 1)、从火力发电机组实时信息监控与管理系统中获取风机全压P与风机流量Q和动叶开度Φ的历史关联数据,并将三者的历史关联数据通过计算机软件进行曲线拟合;
[0024] 2)、根据计算机拟合的曲线选择相应的数学模型;
[0025] 3)、通过计算机软件迭代拟合求出明确的数学模型;
[0026] 4)、基于数学模型建立基准性能曲线。
[0027] 通过采用上述技术方案,首先通过计算软件拟合曲线,建立数学模型,再通过数学模型建立基准性能曲线,通过计算机软件完成各项工作极大提高了工作效率和数学模型的精度
[0028] 进一步的,所述风机全压P与风机流量Q和动叶开度Φ的数学模型为
[0029] 通过采用上述技术方案,选定了风机全压P与风机流量Q和动叶开度Φ的数学模型后,便可通过计算机软件对数学模型迭代拟合求解各个参数。
[0030] 进一步的,通过计算机软件迭代拟合求得如下参数:p00=9585,p10=-78.09,p01=135.9,p20=-0.4619,p11=7.07,p02=-9.629,p30=-0.006254,p21=0.09406,p12=-
0.4553,P03=0.3943,p40=1.005e-5,p31=-0.0001368,p22=0.0009258,p13=-0.005221,p04=0.01723,p50=2.094e-8,p41=-8.144e-7,p32=1.165e-5,p23=-8.327e-5,p14=0.0003099,p05=-0.0004959。
[0031] 通过采用上述技术方案,通过计算机软件求出各个参数,然后便可绘制标准性能曲线,将标准全压与实际测得的全压进行对比。
[0032] 综上所述,本发明具有以下有益效果:在迎峰度夏等高负荷期间,对风机安全状态的监视和控制起到了很大的作用,既能让风机用尽出力,又能保证风机安全。可以看出,借助于数学建模的方法,利用SIS系统实时数据库实现风机安全监视是可行的,此应用投入成本低,实用性很强。目前,我们正在逐步开发,将此方法应用到所有转机的安全监控。附图说明
[0033] 图1是背景技术中风机性能曲线及工作点示意图;
[0034] 图2是背景技术中风机安全裕度示意图;
[0035] 图3是实施例1中风机性能曲线模型三维拟合图。

具体实施方式

[0036] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0037] 其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0038] 实施例:一种基于混合模型的轴流风机喘振安全边界的评估方法,具体步骤如下:
[0039] S1:利用风机风量及煤量计算风机流量Q。
[0040] 在风机中,风和煤一起燃烧生成烟气,燃烧过程中烟气质量不变。通过设置在风机内的传感器,可以测得每个小时内风机的进煤质量和进风质量,两者合起来就是烟气总质量,再分配到两台风机中就是单台风机的烟气质量m,由于用煤量与进风量采用固定配比所以可得出烟气的固定密度,通过密度公式 进而求出烟气的体积流量Q。
[0041] S2:利用动叶反馈k计算动叶开度Φ。
[0042] 动叶反馈k可通过轴流风机内部传感器测得,并且与动叶开度Φ呈线性关系,故用数学模型 表示。然后从火力发电机组实时信息监控与管理系统中获取动叶
反馈k与动叶开度Φ的历史关联数据,然后通过计算机软件进行迭代拟合得出
其中a为参数,ε1为误差。
[0043] S3:通过计算机软件拟合风机标准性能曲线的具体方法为:
[0044] 1)、从火力发电机组实时信息监控与管理系统中获取风机全压P与风机流量Q和动叶开度Φ的历史关联数据,并将三者的历史关联数据通过计算机软件进行曲线拟合(见图
3)。
[0045] 2)、根据计算机拟合的曲线选择相应的数学模型,
[0046] 3)、通过计算机软件迭代拟合求出明确的数学模型,从而求出上述数学模型中的各个参数:p00=9585,p10=-78.09,p01=135.9,p20=-0.4619,p11=7.07,p02=-9.629,p30=-0.006254,p21=0.09406,p12=-0.4553,P03=0.3943,p40=1.005e-5,p31=-0.0001368,p22=0.0009258,p13=-0.005221,p04=0.01723,p50=2.094e-8,p41=-8.144e-7,p32=
1.165e-5,p23=-8.327e-5,p14=0.0003099,p05=-0.0004959。
[0047] 4)、基于数学模型建立基准性能曲线。
[0048] S4:通过标准性能曲线查找实时监测的标准全压P。
[0049] S5:利用现有风机前后测点的传感器测取风机实时监测的实际全压P实测。
[0050] S6:对比风机实际全压P实测与标准全压P得出风机的安全裕度,根据不同的风机设置对应的安全裕度报警值。
[0051] 通过本评估方法,对风机安全状态的监视和控制起到了很大的作用,既能让风机用尽出力,又能保证风机安全。可以看出,借助于数学建模的方法,实现风机安全监视是可行的,此应用投入成本低,实用性很强。
[0052] 本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本
发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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