一种燃机在线性能试验计算系统实现方法与流程

本发明涉及燃机性能测试领域，具体涉及一种燃机在线性能试验计算系统实现方法。

背景技术：

性能试验是对掌握火力发电机组、系统和热力设备等运行经济性水平的重要技术手段。为了全面地、实时地实现对燃气发电机组的性能监测，需要开发一套在线性能试验系统，一方面便于运行人员实时在线开展热力试验，掌握机组、系统和热力设备的热力性能；另一方面，可以为节能工程师或者机务专业人员提供可靠的热力性能，为节能监督工作的开展提供支持。

技术实现要素：

本发明的目的是采用下述技术方案实现的，一种燃机在线性能试验计算系统实现方法，该在线性能计算系统包括：数据抽取单元11，用于对燃气蒸汽联合循环机组中的dcs、tcs系统进行数据抽取，包括历史数据的获取、数据规整，以及实时数据的获取和规整，以供性能计算单元使用。

作为优选的，修正系数图表处理与系数计算单元12，用于修正系数矩阵自动录入，以及不同环境下，机组各类性能参数计算所需的修正系数获取。

作为优选的，联合循环效率计算单元13，用于执行联合循环效率的计算，包括历史时间点的机组联合循环效率和实时联合循环效率。

作为优选的，燃机效率计算单元14，用于执行燃机效率的计算，包括历史时间点的燃机效率和实时燃机效率。

作为优选的，压气机效率计算单元15，用于执行压气机效率的计算，包括历史时间点的压气机效率和实时压气机效率。

作为优选的，余热锅炉效率计算单元16，用于执行余热锅炉效率的计算，包括历史时间点的余热锅炉效率和实时余热锅炉效率。

作为优选的，汽机效率计算单元17，用于执行汽机效率的计算，包括历史时间点的汽机效率和实时汽机效率。

作为优选的，热耗率计算单元18，用于执行热耗率的计算，包括历史时间点的热耗率和实时热耗率。

作为优选的，系统泄漏率计算单元19，用于执行系统泄漏率的计算，包括历史时间点的系统泄漏率和实时系统泄漏率。

作为优选的，性能数据统计单元20，用于机组实时性能数据的展示分析，以及历史机组性能数据的对比分析。

其中，联合机组各项性能计算数据来源于机组数的状态数据参数，这些状态数据参数首先通过tcs、dcs系统从相关的传感器获取，据抽取单元11构建与dcs、tcs的通信接口，实时获取性能计算所需的各状态数据参数，并将相应数据进行存储。在不同的工作环境下，联合机组的性能效率会因温度、气压、湿度等环境因素而产生变化，性能计算需要考虑考虑不同环境因素的影响，修正系数图表处理与系数计算单元12通过对厂家提供的修正系数图表进行图像自动处理计算，获取修正系数矩阵，这些修正系数矩阵被用于各性能参数的修正计算。各性能计算单元通过调用数据抽取单元11、修正系数图表处理与系数计算单元12，获取计算对应的状态数据参数与修正系数，根据计算规程，进行相应性能参数的计算。数据统计分析单元通过各性能参数同一时刻数据的查询展示，供用户分析同一时刻各性能参数间的关联；通过各性能参数不同时刻的变化趋势，判断机组的历史运行状态。

本发明的有益效果是：便于运行人员实时在线开展热力试验，掌握机组、系统和热力设备的热力性能；同时可以为节能工程师或者机务专业人员提供可靠的热力性能，为节能监督工作的开展提供支持。

附图说明

图1为本发明的模块原理图。

图2为本发明数据抽取单元的执行流程图。

图3为本发明修正系数图表处理与计算单元的执行流程图。

图4为本发明联合循环效率计算单元的执行流程图。

图5为本发明燃机效率计算单元的执行流程图。

图6为本发明压气机效率计算单元的执行流程图。

图7为本发明余热锅炉效率计算单元的执行流程图。

图8为本发明联合循环效率计算单元的执行流程图。

图9为本发明系统泄漏率计算单元18的执行流程图。

图10为本发明数据统计分析单元19的执行流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

图2为本发明数据抽取单元11的执行流程图，下面参见该图对该执行过程进行详细说明：

步骤21：在系统启动初始化阶段，构建并初始化与tcs、dcs系统的通信接口，通过接口可以读取指定的实时状态数据参数。

步骤22：数据抽取单元12通过通信接口，周期性读取所有性能计算相关的机组状态数据参数。在实际运用时，可以根据需求设置数据读取周期时长。

步骤23：数据抽取单元12将周期性获取的所有机组状态数据参数写入数据库，以供后续历史状态数据参数的快速查询。

步骤24：数据抽取单元12通过约定调用接口接收来自其他功能模块的调用请求，解析请求参数。

步骤25：对数据请求进行判断，判断是否为实时数据请求，还是历史数据请求

步骤26：如果是实时数据请求，将请求转化为与tcs、dcs系统间的通信请求，并读取相应数据

步骤27：如果是历史数据请求，将请求转化为对应数据的数据库请求，并读取相应数据

步骤28：将获取的数据进行规整并返回，数据规整内容主要包括获取数据量纲统一化转换，使得返回给请求单元的数据使用的是相同的计量单位。

图3为本发明修正系数图表处理与计算单元12的执行流程图，下面参见该图对该执行过程进行详细说明：

步骤31：首先，我们需要将修正曲线图片上传到系统，同时录入该修改曲线图片的相关参数信息，如：变量名称，指标名称等便于查询使用。

步骤32：修正曲线图片上面是一副带有横纵坐标的曲线图表，因此我们需要对该横纵坐标的参数信息进行录入配置，录入横坐标范围最小值x_min，最大值x_max，以及横坐标的单位间隔值x_m;同样，录入纵坐标范围最小值y_min，最大值y_max，以及纵坐标的单位间隔值y_m。将这些数据都写入数据库，以供后续步骤中使用。

步骤33：通过图片处理技术将上传到系统的修正曲线图片进行灰度处理，白底黑色曲线，然后通过代码对像素点逐个读取，就可以取出该图片上面修正曲线所对应的所有像素点，并且同时可以记录下他们在横纵坐标上的像素次序x_index,y_index。

步骤34：经过步骤33的处理，我们已经可以很清晰的计算出每个像素点代表的真实数据值坐标，用横坐标间隔值x_m乘以当前像素点的横坐标像素次序x_index加上横坐标的起始值x_min即为横坐标的真实值x，公式如下：x=x_min+x_m*x_index。

步骤35：跟步骤34的处理方式一样，同理可以计算出纵坐标，用纵坐标间隔值y_m乘以当前像素点的纵坐标像素次序y_index加上纵坐标的起始值y_min即为纵坐标的真实值y，公式如下：y=y_min+y_m*y_index。

步骤36：经过步骤34，步骤35的计算，修正曲线上面的所有黑色像素点的真实值，都可以计算出来，然后根据横纵坐标的对应关系，把所有的像素点以二维矩阵的形式来进行数字化存储，至此，已经从最初的一张修正曲线图片以及一些配置参数，彻底转换成了可数字化处理的二维矩阵。

步骤37：将处理得到的二维矩阵保存入数据库，以供后续计算修正性能指标的计算单元使用。

图4为本发明联合循环效率计算单元13的执行流程图，下面参见该图对该执行过程进行详细说明：

步骤41：从数据抽取单元11中获取到天然气成分。

步骤42：从数据抽取单元11中获取到发电机端测量出的机组输出功率。

步骤43：从数据抽取单元11中获取到发机组励磁机功率测量值。

步骤44：从数据抽取单元11中获取到天然气温度。

步骤45：根据步骤41中得到的天然气成分，根据天然气成分的摩尔分数和成分的分子量计算天然气的各成分间的质量比例，按照质量比例加权平均计算出低位热值。

步骤46：根据步骤41中得到的天然气成分，以及步骤44中获取到的天然气温度，根据燃料实际显热减去基准温度（15°c）下显热计算出燃料显热。

步骤47：根据步骤42中获取到的发电机端测量出的机组输出功率减去步骤43中获取到的机组励磁机功率测量值，计算计算出联合循环机组功率。

步骤48：从数据抽取单元11中获取到天然气流量。

步骤49：根据步骤46中计算得到的燃料显热，步骤45中计算得到的低位热值,步骤47中计算得到的联合循环机组功率，还有步骤48中的天然气流量，按照天然气流量乘以燃料显热与天然气流量乘以低位热值之和除以联合循环机组功率计算出联合循环机组热耗率。

步骤410：根据步骤49中计算出的联合循环机组热耗率，以360000除以联合循环机组热耗率计算出联合循环机组效率。

图5为本发明燃机效率计算单元14的执行流程图，下面参见该图对该执行过程进行详细说明：

步骤51：从数据抽取单元11中获取到天然气成分。

步骤52：从数据抽取单元11中获取到燃机功率。

步骤53：从数据抽取单元11中获取到燃机励磁功率。

步骤54：从数据抽取单元11中获取到天然气温度。

步骤55：根据步骤51中得到的天然气成分，根据天然气成分的摩尔分数和成分的分子量计算天然气的各成分间的质量比例，按照质量比例加权平均计算出低位热值。

步骤56：根据步骤51中得到的天然气成分，以及步骤54中获取到的天然气温度，根据燃料实际显热减去基准温度（15°c）下显热计算出燃料显热。

步骤57：根据步骤52中获取到的燃机功率减去步骤53中获取到的燃机励磁功率,计算出燃机功率。

步骤58：通数据抽取单元11中获取到天然气流量。

步骤59：根据步骤56中计算得到的燃料显热，步骤55中计算得到的低位热值,步骤57中计算得到的燃机功率，还有步骤58中的天然气流量，按照天然气流量乘以燃料显热与天然气流量乘以低位热值之和除以燃机功率计算出燃机热耗率。

步骤510：根据步骤59中计算出的燃机热耗率，以360000除以燃机功率计算出计算出燃机效率。

图6为本发明压气机效率计算单元15的执行流程图，下面参见该图对该执行过程进行详细说明：

步骤61：从数据抽取单元11中获取到压气机进气温度。

步骤62：从据抽取单元11中获取到压气机排气温度。

步骤63：从数据抽取单元11中获取到排气压力。

步骤64：从数据抽取单元11中获取到进气压力。

步骤65：根据步骤63中获取到的排气压力，以及步骤64中获取到的进气压力，以排气压力除以进气压力计算出压气机压比。

步骤66：根据步骤61中获取到的压气机进气温度以及步骤62中获取到的压气机进气温度，还有步骤65中计算出的压气机压比，按照进气温度加上273.15的和乘以压气机压比的0.39除以1.39的差次方减1的差再乘以100除以排气温度减进气温度之差计算出压气机效率。

图7为本发明余热锅炉效率计算单元16的执行流程图，下面参见该图对该执行过程进行详细说明：

步骤71：从数据抽取单元11中获取到锅炉入口烟气温度。

步骤72：从数据抽取单元11中获取到锅炉出口烟气温度。

步骤73：从数据抽取单元11中获取到环境温度。

步骤74：根据步骤71中获取到的锅炉入口烟气温度以及步骤72中获取到的锅炉出口烟气温度，还有步骤73中获取到环境温度，按照锅炉入口烟气温度减去锅炉出口烟气温度之差除以锅炉入口烟气温度减去环境温度之差后再乘以100计算出余热锅炉效率。

图8为本发明联合循环效率计算单元17的执行流程图，下面参见该图对该执行过程进行详细说明：

步骤81：从数据抽取单元11中获取到天然气成分。

步骤82：从数据抽取单元11中获取到发电机端测量出的机组输出功率。

步骤83：从数据抽取单元11中获取到发机组励磁机功率测量值。

步骤84：从数据抽取单元11中获取到天然气温度。

步骤85：根据步骤81中得到的天然气成分，根据天然气成分的摩尔分数和成分的分子量计算天然气的各成分间的质量比例，按照质量比例加权平均计算出低位热值。

步骤86：根据步骤81中得到的天然气成分，以及步骤84中获取到的天然气温度，根据燃料实际显热减去基准温度（15°c）下显热计算出燃料显热。

步骤87：根据步骤82中获取到的发电机端测量出的机组输出功率减去步骤83中获取到的机组励磁机功率测量值，计算计算出联合循环机组功率。

步骤88：从数据抽取单元11中获取到天然气流量。

步骤89：根据步骤86中计算得到的燃料显热，步骤85中计算得到的低位热值,步骤87中计算得到的联合循环机组功率，还有步骤88中的天然气流量，按照天然气流量乘以燃料显热与天然气流量乘以低位热值之和除以联合循环机组功率计算出联合循环机组热耗率。

步骤810：通过修正系数图表处理与计算单元12中获取到热耗率的修正公式，获取到大气温度的热耗率修正系数，大气压力的热耗率修正系数，大气湿度的热耗率修正系数，汽轮机背压的热耗率修正系数，汽水损失的热耗率修正系数，机组频率的热耗率修正系数，燃气成分的热耗率修正系数。

步骤811：根据步骤89中计算出的联合循环机组热耗率，以及步骤810中获取到的修正公式，按照联合循环机组热耗率除以步骤810中获取到的各个系数之间乘积计算出修正设计工况热耗率。

图9为本发明系统泄漏率计算单元18的执行流程图，下面参见该图对该执行过程进行详细说明：

步骤91：从数据抽取单元11中获取到补水量。

步骤92：从数据抽取单元11中获取到凝结水流量。

步骤93：根据步骤91中获取到的补水量，以及步骤92中获取到的凝结水流量，按照补水量除以凝结水流量再乘以100计算出系统泄漏率。

图10为本发明数据统计分析单元19的执行流程图，下面参见该图对该执行过程进行详细说明：

步骤101：创建任务执行计划，以一定的时间间隔（可配置）执行一次：计算当下时间点，机组1.3至1.9的性能指标计算单元。

步骤102：将步骤101中任务执行计划计算出来的结果，保存入数据库。

步骤103：从系统界面上选择机组，时间点，查询性能指标数据。

步骤104：根据步骤103的查询条件，讲步骤102存入的数据库的数据筛选查询出来返回到系统前台，同时返回该时间点的前n个单位时间间隔内的性能指标数据。

步骤105：对步骤104返回的数据进行列表展示。

步骤106：对步骤104返回的数据进行图表展示，同时时间点的前n个单位时间间隔内的性能指标数据进行曲线图表展示，方便直观观察性能指标的走势变化。

其中，机组输出功率表示试验条件下的燃气-蒸汽联合循环发电机组输出功率。

热耗率表示试验条件下的每产生1kwh的电能所消耗的热量。现在通常以热耗率作为研究和衡量电厂热经济性的重要指标。

低位热值lhv是指单位质量垃圾完全燃烧时，当燃烧产物回复到反应前垃圾所处温度、压力状态，并扣除其中水分汽化吸热后，放出的热量。

修正至保证工况下机组的输出功率表示修正至保证工况下的燃气-蒸汽联合循环发电机组输出功率。

修正至保证工况下的热耗率表示修正至保证工况下的每产生1kwh的电能所消耗的热量。

系统泄漏量表示系统泄漏率的计算百分数。

压气机效率表示在相同的初态及增压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率。余热锅炉效率:余热锅炉输出的热量与输入的总热量之比。

试验气耗率表示试验条件下机组气耗率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。