[发明专利]一种燃气蒸汽联合循环机组启动曲线在线优化调整方法

摘要

本发明涉及一种燃气蒸汽联合循环机组的启动曲线在线优化调整方法。首先，确定所要优化的阶段为汽轮机暖机阶段和低负荷保持阶段，选择汽轮机高压缸第一级金属温度作为唯一影响因素；其次，建立计算模型，求解在不同暖机时间和低负荷保持时间下的转子应力和疲劳寿命损耗，综合考虑启动过程中转子的疲劳寿命损耗成本和燃料消耗成本，以总成本最低为目标，在保证转子安全的前提下，确定最优时间；再次，求取不同汽轮机高压缸第一级金属温度下的最优时间；最后，求取所要优化的阶段和影响因素之间的函数解析方程。本发明实现了对燃气蒸汽联合循环机组启动曲线的在线动态调整，降低了燃气蒸汽联合循环机组的调峰响应时间，提高了机组的运行经济水平。

主权项

1.一种燃气蒸汽联合循环机组的启动曲线在线优化调整方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、对燃气蒸汽联合循环机组的启动流程进行划分，确定启动过程中所要优化的阶段为汽轮机暖机阶段和汽轮机低负荷保持阶段，并选择汽轮机高压缸第一级金属温度作为汽轮机暖机阶段和低负荷保持阶段优化时间的唯一影响条件；步骤2、保持汽轮机高压缸第一级金属温度不变，求解汽轮机不同暖机时间和低负荷保持时间下转子的应力，根据转子应力、应变与转子疲劳寿命损耗的关系，确定转子的疲劳寿命损耗；步骤3、综合考虑转子疲劳寿命损耗成本和燃料消耗成本，在保证安全运行的前提下，选择总成本最低时所对应的汽轮机暖机时间和低负荷保持时间，作为在步骤2所述的汽轮机高压缸第一级金属温度下，汽轮机的最优暖机时间和低负荷保持时间；步骤4、改变汽轮机高压缸第一级金属温度，重复步骤2和步骤3，确定在不同的汽轮机高压缸第一级金属温度下，汽轮机的最优暖机时间和低负荷保持时间；步骤5、对上述步骤4求得的汽轮机高压缸第一级金属温度与其对应的汽轮机最优暖机时间和低负荷保持时间所形成的离散点对，进行偏最小二乘拟合，得到启动过程中汽轮机最优暖机时间和低负荷保持时间随汽轮机高压缸第一级金属温度变化的函数解析方程，实现汽轮机启动时间随汽轮机高压缸第一级金属温度变化进行在线动态调整；所述步骤2包括：步骤201、建立汽轮机转子二维有限元模型，对应力集中部位采用网格细化处理，用等效质量块替代转子叶片；步骤202、确定汽轮机启动过程中暖机阶段和低负荷保持阶段全部可能时间，考虑机组实际运行情况，选择汽轮机暖机阶段的时间范围是0‑60min，汽轮机低负荷保持阶段的时间范围是0‑30min，利用穷举法，以1min为间隔步长，共计61*31＝1891种工况，计算当前汽轮机高压缸第一级金属温度下，转子在不同暖机时间和低负荷保持时间下的启动应力和疲劳寿命损耗；所述步骤202中，利用穷举法计算当前汽轮机高压缸第一级金属温度下转子在不同暖机时间和低负荷保持时间下的启动应力和疲劳寿命损耗，包括如下步骤：①、选取汽轮机启动过程中暖机时间A和低负荷保持时间B分别为A＝0min、B＝0min；②、确定启动过程中汽轮机转子初始温度场、边界条件和对流换热系数；③、采用ANSYS对转子应力集中部位进行有限元求解，选取调节级或调节级后第一级的前后叶轮根部圆角处节点，以及同一径向下，前后叶轮根部圆角处节点各自对应的轴心处节点作为监测点，得到转子监测点处热应力变化曲线；利用Misses准则进行热应力与离心应力的合成，最终得到启动过程中监测点应力随时间的变化曲线；④、根据转子应力、应变和转子疲劳寿命损耗的关系，计算启动过程中汽轮机转子的疲劳寿命损耗；⑤、保持汽轮机启动过程中暖机时间不变，改变低负荷保持时间为B＝B+1min，重复步骤②、③、④，循环计算，直至低负荷保持时间B不再满足B≤30min；⑥、使汽轮机启动过程中暖机时间A和低负荷保持时间B分别为A＝A+1min、B＝0min，重复步骤②、③、④、⑤，循环计算，直至暖机时间A不再满足A≤60min；即将全部可能的工况下启动过程中汽轮机转子的启动应力和疲劳寿命损耗计算完毕。