一种燃气-蒸汽联合循环机组运行状态监测与优化系统的制作方法

本发明涉及燃气轮机控制，具体涉及一种燃气-蒸汽联合循环机组运行状态监测与优化系统。

背景技术：

1、重型燃气轮机发电方式具有启停迅速，负荷响应速度快等优点，可以为新型电力系统的稳定性提供支撑。燃气轮机通常采用燃气-蒸汽联合循环的发电方式，将燃气轮机做完功的排气引入余热锅炉，充分吸收燃气轮机排气中的能量，余热锅炉吸收热量后产生蒸汽带动汽轮机做功，提高机组发电效率。实时监测燃气-蒸汽联合循环机组的运行状态并在线优化调整，对机组的安全高效运行至关重要。

2、燃气-蒸汽联合循环机组的控制通常分为两部分：tcs(turbine control system)与dcs(distributed control system)，其中tcs负责燃气轮机的控制，dcs负责余热锅炉与汽轮机的控制。tcs与dcs相互配合、相互通讯共同实现燃气-蒸汽联合循环机组的控制。但是二者只能通过预先设定的控制逻辑，将燃气-蒸汽联合循环机组的各个参数稳定在设定值附近，不能分析机组的运行状态，更无法通过控制调整优化机组的运行状态，让机组更安全高效的运行。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了解决现有技术中传统燃气-蒸汽联合循环机组控制系统不能分析机组的运行状态来调整优化机组运行的不足，本发明实施例提供一种燃气-蒸汽联合循环机组运行状态监测与优化系统。

2、本发明提供了一种燃气-蒸汽联合循环机组运行状态监测与优化系统，包括：sis系统、状态监测与分析工作站、运行优化工作站、评估工作站、传统燃气-蒸汽联合循环机组控制系统，其中：

3、所述sis系统，用于通过数据网络从传感器获取燃气-蒸汽联合循环机组的当前实时运行数据，为状态监测分析及运行优化提供数据基础；

4、所述状态监测与分析工作站，用于基于sis系统获取的实时运行数据分析机组当前的运行状态，并生成监测分析结果；

5、所述运行优化工作站，用于接收状态监测与分析工作站的监测分析结果，并根据监测分析结果基于传统燃气-蒸汽联合循环机组控制系统对机组的控制进行调整；

6、所述评估工作站，用于从sis系统中接收机组实时运行数据与状态监测与分析工作站的监测分析结果，对运行优化工作站的调整结果进行评估，并将评估结果反馈至运行优化工作站。

7、本发明实施例提供的燃气-蒸汽联合循环机组运行状态监测与优化系统，在传统燃气-蒸汽联合循环机组控制系统的tcs与dcs完成基础控制功能的基础上，可以在线监测机组的运行状态，根据获取的机组运行状态信息，通过控制调整优化机组的运行状态，对运行优化效果进行评估，并将评估结果反馈至运行优化工作站，对运行优化操作进行反馈调节，使机组安全高效稳定运行。

8、在一种可选的实施方式中，所述的系统，还包括：数据库、历史站、服务器，其中：

9、所述数据库，用于存储系统中的所有设备软硬件运行需要的临时数据；

10、所述历史站，用于存储燃气-蒸汽联合循环机组运行过程中的关键参数在预设时间内的历史运行数据；

11、所述服务器，用于为系统各个设备提供服务与支持。

12、本发明实施例提供的数据库可以存储系统中的所有设备软硬件运行需要的临时数据、可以支持各个设备的软硬件运行的基础数据及运行过程中产生的数据，历史站存储燃气-蒸汽联合循环机组运行过程中的关键参数在预设时间内的历史运行数据，可用于导出后离线分析机组状态、性能等，服务器可以为系统各个设备提供服务与支持。

13、在一种可选的实施方式中，各个设备间通过组建局域网进行实时通讯，包括：

14、数据库、历史站、服务器、sis系统、传统燃气-蒸汽联合循环机组控制系统中的控制器计算得到的控制指令以及传感器测量得到的数据通过数据网络互相通讯；

15、sis系统、状态监测与分析工作站、评估工作站之间，状态监测与分析工作站、评估工作站、运行优化工作站之间，运行优化工作站与传统燃气-蒸汽联合循环机组控制系统之间均通过以太网互相通讯。

16、本发明实施例根据不同的设备功能采用不同的通信方式，保证了整个系统的运行通信的可靠性。

17、在一种可选的实施方式中，所述状态监测与分析工作站生成的监测分析结果包括：故障诊断结果、机组发电效率评估结果、污染物排放监测结果、参数偏离正常值报警结果。

18、在一种可选的实施方式中，所述状态监测与分析工作站生成故障诊断结果的过程，包括：

19、所述状态监测与分析工作站内置燃气-蒸汽联合循环机组对应的数字模型，所述数字模型根据历史运行数据训练得到，当sis系统获取到的机组实时运行数据与数字模型对应输出值的偏差超过预先设定的阈值后，则判断机组对应的部分出现故障，并诊断出故障发生的位置与类型。

20、在一种可选的实施方式中，所述状态监测与分析工作站生成机组发电效率评估结果的过程，包括：状态监测与分析工作站通过对预设时间窗内的运行数据，包括：燃料流量、燃料热值、发电功率，进行滤波后滚动计算机组实时发电效率，用于实时评估机组发电效率。

21、在一种可选的实施方式中，所述状态监测与分析工作站生成污染物排放监测结果的过程，包括：

22、所述状态监测与分析工作站通过实时获取nox的排放数据，计算不同时间尺度下的nox平均排放水平并显示。

23、在一种可选的实施方式中，所述状态监测与分析工作站生成参数偏离正常值报警结果的过程，包括：

24、所述状态监测与分析工作站内部存储有各个运行关键参数在不同负荷段的设计值，当机组的实时运行参数偏离设计值超过对应的阈值时发出报警，同时状态监测与分析工作站通过sis系统读取传统燃气-蒸汽联合循环机组控制系统中的报警信息，将状态监测与分析工作站发出的报警信息与传统燃气-蒸汽联合循环机组控制系统的报警信息汇总并分级。

25、本发明实施例通过状态监测与分析工作站从多维度对机组的运行状态进行检测与分析，为后续的优化控制做好数据分析基础。

26、在一种可选的实施方式中，所述运行优化工作站对机组的控制进行调整，包括：机组保护报警、燃气轮机排气温度调节、燃气轮机进气加热与冷却系统控制调节、过热蒸汽与再热蒸汽温度控制。

27、在一种可选的实施方式中，所述将评估结果反馈至运行优化工作站，包括：若运行优化工作站的运行优化的调整结果有效则继续由运行优化工作站通过控制调整优化机组的运行状态；若运行优化工作站的运行优化的调整结果无效果则逐渐减小运行优化工作站的控制调整量，恢复传统燃气轮机控制系统和余热锅炉与汽轮机控制系统的控制。

28、本发明实施例中的评估工作站将评估结果反馈至运行优化工作站，对运行优化操作进行反馈调节，使机组安全高效稳定运行。

技术特征：

1.一种燃气-蒸汽联合循环机组运行状态监测与优化系统，其特征在于，包括：sis系统、状态监测与分析工作站、运行优化工作站、评估工作站、传统燃气-蒸汽联合循环机组控制系统，其中：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：数据库、历史站、服务器，其中：

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，各个设备间通过组建局域网进行实时通讯，包括：

4.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述状态监测与分析工作站生成的监测分析结果包括：故障诊断结果、机组发电效率评估结果、污染物排放监测结果、参数偏离正常值报警结果。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述状态监测与分析工作站生成故障诊断结果的过程，包括：

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述状态监测与分析工作站生成机组发电效率评估结果的过程，包括：状态监测与分析工作站通过对预设时间窗内的运行数据，包括：燃料流量、燃料热值、发电功率，进行滤波后滚动计算机组实时发电效率，用于实时评估机组发电效率。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述状态监测与分析工作站生成污染物排放监测结果的过程，包括：

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述状态监测与分析工作站生成参数偏离正常值报警结果的过程，包括：

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运行优化工作站对机组的控制进行调整，包括：机组保护报警、燃气轮机排气温度调节、燃气轮机进气加热与冷却系统控制调节、过热蒸汽与再热蒸汽温度控制。

10.根据权利要求1或9所述的系统，其特征在于，所述将评估结果反馈至运行优化工作站，包括：若运行优化工作站的运行优化的调整结果有效则继续由运行优化工作站通过控制调整优化机组的运行状态；若运行优化工作站的运行优化的调整结果无效果则逐渐减小运行优化工作站的控制调整量，恢复传统燃气轮机控制系统和余热锅炉与汽轮机控制系统的控制。

技术总结本发明涉及燃气轮机控制技术领域，公开了一种燃气‑蒸汽联合循环机组运行状态监测与优化系统，系统包括：SIS系统，通过数据网络从传感器获取机组的当前实时运行数据；状态监测与分析工作站，基于实时运行数据分析机组当前的运行状态生成监测分析结果；运行优化工作站，根据监测分析结果基于传统燃气‑蒸汽联合循环机组控制系统对机组的控制进行调整；评估工作站基于实时运行数据与监测分析结果对运行优化工作站的调整结果评估并反馈至运行优化工作站。本发明可在线监测机组的运行状态，根据机组运行状态信息控制调整优化机组的运行状态，并对运行优化效果进行评估反馈至运行优化工作站对运行优化操作进行反馈调节，使机组安全高效稳定运行。技术研发人员：肖俊峰,翟春华,陈志锋,王开柱,黄庆,孙魏,焦道顺,周建,章恂,潘赫男,孙正标,桂洪波,谷睿轩,于佳滨,苏通,李军,王乾远,奚新国,史华仁,王文一,阴海强,刘家澍,曹殿尧,章文茜,卫星光受保护的技术使用者：华能国际电力江苏能源开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18