[发明专利]一种基于蚁群算法获取汽轮机高压调门组流量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及热电能中汽轮机高压调门领域，尤其涉及一种基于蚁群算法获取汽轮机高压调门组流量的方法。

背景技术

汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械功的一种原动机，是电力生产的重要组成部分。汽轮机在运行时所发出的功率，需要根据电网的负荷指令而变化，喷嘴配气是调节汽轮机发出的功率的重要手段。汽轮机调节汽门在喷嘴配气当中负责调节汽轮机调节级流量，进而达到控制汽轮机功率的效果，调节级特性表示流经每组调门组的流量与主汽阀门后压力、每组调节气门开度、调节级后压力之间的关系。研究该特性对于电厂在线监测汽轮机高压调门是否正常运行以及辅助开发相应变工况控制系统有重要的意义。

图1表示在同一主汽阀后压力条件下，汽轮机单个调节气门组的流量与该组调节气门最大流量之比、调节气门开度、调节汽门前后压差与主汽阀后压力之比三者的关系。同一调节气门前后压差下，随着调门开度增加，通过调节气门的流量随之增大；同一调门开度下，随着调门前后压差增大，通过调节气门的流量随之增大。调节气门前后压差、调门开度和流量比三者之间的关系较为复杂。同时，调节级后汽轮机级组运行状态的变化会也对调节级后压力产生影响。因此，调节气门前后压差、调门开度、流量比三者之间存在复杂的耦合关系，导致对汽轮机高压调门组流量的计算非常困难。

目前，研究汽轮机调节级的特性主要有试验测量和理论建模两种方式。

试验测量方式需要精确测量汽轮机主汽阀门后压力，主蒸汽流量，每组高压调节汽门的开度，通过每组高压调门的流量，调节级后压力等参数，所需要测量数据点数目多，精度要求高，导致通过试验来测量特性所需要的测量系统复杂，测量步骤繁琐。在实际变工况运行时，主汽阀门后压力和所需要的流量受到许多参数的影响，与试验条件有一定的偏差。因此，通过试验所测量的高压调门特性并不能完全反映在实际变工况时的特性。

通过理论建模方式来研究汽轮机高压调门特性具有实现难度小，消耗经费少，研究周期短等优点。在电厂在线监测和辅助开发变工况控制系统中，对理论建模的模型有高精度，高求解速度以及优秀的模型稳定性三方面的要求。由于汽轮机调门特性以及汽轮机当中各个参数之间复杂的相关性，再加上低负荷时汽轮机调节级会存在超临界的情况。这导致了目前建立的汽轮机高压调门的模型中，对于汽轮机高压调门的流量特性都进行了一系列的简化。根据现有技术所建立的模型，分为简易模型和机理模型两种。

在简易模型当中没有考虑到调节级后压力对高压调节级流量的影响。这种技术在一些工况下会存在偏差，不能完全反应调节级后汽轮机组的特性，不能准确计算出通过调节级的流量。这对于根据模型计算高压缸效率，调节级焓降并且优化高压缸设计等现实需求会产生影响。因此，建立一个可以进行精准计算的高压调门模型是必要的。

机理模型根据完全根据汽轮机高压调门特性和调节级特性来建立模型，现有技术所建立的模型存在计算速度慢，收敛性差等缺点。在实际建模过程中，建立出来的模型计算速度缓慢，计算消耗时间长，无法满足实际当中对模型的高求解速度和优秀的模型稳定性的要求。

综上所述，开发一种具有高求解精度、高求解速度、稳定的高压调门组流量仿真算法对于电厂在线监测调节级是否正常运行，辅助开发变工况控制系统，提高机组变工况运行的安全性和经济性具有重要意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供基于蚁群算法获取汽轮机高压调门组流量的方法，根据给定的额定参数，主汽压力，调节级调门开度、汽轮机级组的运行状态迅速并且准确地计算出各个调节级流量，具有稳定、迅速、准确三方面的优点。

技术方案：为实现上述目的，本发明中基于蚁群算法获取汽轮机高压调门组流量的方法，包括以下步骤：

(1)利用汽轮机额定主汽阀门后压力额定调节级后压力额定主汽流量G₀、汽轮机高压调节级调门组数n和汽轮机变工况下主汽阀门后压力计算变工况下单个调门组的最大流量Gmaxf；

(2)将表征调节汽门压降Δp、开度x-流量因子Gf特性的曲线f₁进行分段处理，并利用变工况下单个调门组的最大流量Gmaxf和调门组开度{x₁,x₂,...,x_n}计算每组调门后压力的初始值，利用每组调门后压力的初始值计算每组调门流量的初始值并相加得到调门组流量的初始值ΣG_i，利用调门组流量的初始值ΣG_i计算调节级后压力的初始值；