一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法
【专利摘要】本发明提供了一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法，具体包括：步骤1，根据锅炉运行设计规程获得空预器结构参数；步骤2，从DCS控制系统实时数据库里读取当前时刻之前的N组运行数据，采用单纯形参数辨识法得到N组空气对流换热系数修正因子和金属壁转动携带热量增量修正因子并进行算术平均得到平均修正因子；步骤3，从DCS控制系统的实时数据库里读取当前时刻运行数据，根据步骤2得到的两个平均修正因子和空预器温度场计算模型计算各分仓三维温度分布并输出，计算其均值，用于步骤4；步骤4，确定返回步骤2的条件。本发明用于在线监测空预器运行状况，指导清污操作，有利于火电机组的能效优化和安全生产。
【专利说明】一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及火电控制领域，具体地，涉及一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法。
【背景技术】
[0002]回转式空气预热器被广泛用于火力电站中提高锅炉热效率，其利用锅炉尾烟气加热一次风和二次风，是锅炉尾部重要受热面。在实际运行中，由于自身结构和工作环境，空预器存在低温腐蚀、积灰污染、漏风等问题，以上问题都与空预器传热过程有关:金属温度场的准确计算可量化径向隔板热弹性变形，进而帮助优化转子径向密封设计；流体温度场的准确计算可监控排烟温度是否低于露点，防止空预器腐蚀积灰程度扩大。
[0003]目前常规的技术都是在空预器入口和出口安放传感器，无法探知空预器内部流体和金属温度分布。若在空预器内部安装红外传感器，成本较高，而且空预器内部是温度变化范围大，粉尘浓度高，且伴随有震动的环境，很容易造成传感器失灵甚至损坏。故亟需一种不在空预器内部添加新测点的实时空预器温度场分布测量技术。
[0004]经过对现有技术的检索，中国专利申请号200810231772.0，
【公开日】2009_03_11，
记载了一种基于转子温度场模拟计算的电站锅炉空预器热点检测方法。该方法首先采集各种空预器参数输入到计算模型，初始化边界温度，然后得到空预器各段温度进行迭代，若前后两次温度差符合要求，停止迭代。这种方法需要实时采集流速、密度、比热、热传导率、换热系数等参数，这些参数有些无法直接采集，有些采集精度不高，而且需要额外安装传感器。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法，该方法充分利用DCS (DCS-Distributed Control System)控制系统实时数据，结合回转式空预器机理模型获得空预器温度场分布；利用温度场分布监控空预器漏风、积灰、腐蚀情况，显然有助于火电机组的安全平稳生产和热效率优化，同时对空预器的优化改装设计有指导作用。
[0006]为实现以上目的，本发明提供一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法，该方法具体包括以下步骤:
[0007]步骤一、根据锅炉运行设计规程，获得空预器以下结构参数:空预器各烟气分仓所占转子角度，转子自由流通面积，转子各段高度，传热波纹板板型，各段孔隙比、换热面积；
[0008]步骤二、从DCS控制系统实时数据库里读取当前时刻之前的N组运行数据，具体包括:空预器各分仓出入口温度、出入口表压力、引风机入口烟气体积流量、送风机出口二次风体积流量、各磨煤机处一次风体积流量，然后采用单纯形参数辨识法得到N组空气对流换热系数修正因子和金属壁转动携带热量增量修正因子，分别对N个空气对流换热系数修正因子和N个金属壁转动携带热量增量修正因子进行算术平均，得到用于步骤三的平均修正因子；
[0009]步骤三、从DCS控制系统的实时数据库里读取当前时刻运行数据，具体包括:空预器各分仓出入口温度、出入口表压力、引风机入口烟气体积流量、送风机出口二次风体积流量、各磨煤机处一次风体积流量，然后根据空预器温度场计算模型计算各分仓三维温度分布并输出，上述计算模型将每一分仓的横截面离散化为若干个微小的扇形区域，在出口截面每个微小扇形温度是不同的，计算其均值，用于步骤四；
[0010]步骤四、确定返回步骤二的条件，比较各分仓出口平均温度的模型计算值与实测值之差，若误差大于事先给定的阈值，则进入下一轮三维温度计算，返回步骤二更新空气对流换热系数修正因子和金属壁转动携带热量增量修正因子，否则直接进入下一轮三维温度计算，即返回步骤三。
[0011]优选地，所述方法可以自动寻优初始化值，并根据运行状况，自主修正待辨识的参数:空气对流换热系数修正因子和金属壁转动携带热量增量修正因子。
[0012]优选地，步骤二所述修正因子的单纯形参数辨识法，目标函数为:
[0013]
【权利要求】
1.一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法，其特征在于，所述方法具体步骤包括: 步骤一、根据锅炉运行设计规程，获得空预器以下结构参数:空预器各烟气分仓所占转子角度，转子自由流通面积，转子各段高度，传热波纹板板型，各段孔隙比、换热面积； 步骤二、从DCS控制系统实时数据库里读取当前时刻之前的N组运行数据，具体包括:空预器各分仓出入口温度、出入口表压力、引风机入口烟气体积流量、送风机出口二次风体积流量、各磨煤机处一次风体积流量，然后采用单纯形参数辨识法得到N组空气对流换热系数修正因子和金属壁转动携带热量增量修正因子，分别对N个空气对流换热系数修正因子和N个金属壁转动携带热量增量修正因子进行算术平均，得到用于步骤三的平均修正因子; 步骤三、从DCS控制系统的实时数据库里读取当前时刻运行数据，具体包括:空预器各分仓出入口温度、出入口表压力、引风机入口烟气体积流量、送风机出口二次风体积流量、各磨煤机处一次风体积流量，然后根据空预器温度场计算模型计算各分仓三维温度分布并输出，上述计算模型将每一分仓的横截面离散化为若干个微小的扇形区域，在出口截面每个微小扇形温度是不同的，计算其均值，用于步骤四； 步骤四、确定返回步骤二的条件，比较各分仓出口平均温度的模型计算值与实测值之差，若误差大于事先给定的阈值，则进入下一轮三维温度计算，返回步骤二更新空气对流换热系数修正因子和金属壁转动携带热量增量修正因子，否则直接进入下一轮三维温度计算，即返回步骤三。
2.根据权利要求1所述的一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法，其特征在于，步骤二所述修正因子的单纯形参数辨识法，目标函数为:
3.根据权利要求1所述的一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法，其特征在于，步骤三所述的空预器温度场计算模型，包括:气体物性参数计算模型、金属壁物性参数计算模型、空预器换热迭代计算模型。
4.根据权利要求3所述的一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法，其特征在于，所述气体物性参数计算模型，具体地: 气体流速计算:
5.根据权利要求3所述的一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法，其特征在于，所述金属壁物性参数计算模型，具体地: 金属导热系数和比热在0-800°C范围内和金属温度呈线性关系，计算时，采用线性插值方法。
6.根据权利要求3所述的一种带自校正功能的回转式空预器温度场在线估计方法，其特征在于，所述空预器换热迭代计算模型，具体地: 将空预器各分仓按轴向和周向微元化生成传热微元，分别得到空预器金属壁矩阵和空预器流体矩阵，每个传热微元基本传热方程如下:
【文档编号】G06F19/00GK103914615SQ201410095937
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】胡斌, 袁景淇, 徐亮, 于彤, 曾豪骏, 于云潇, 刘欣 申请人:上海交通大学