大唐彬长发电有限责任公司 陕西咸阳 713602
摘要：本成果通过对影响机组真空的运行数据的提取、整理，利用计算机辅助分析计算系统中的大数据分析、数据挖掘、机器学习功能，对上述数据进行分析，构建出机组真空数学模型；再提取机组实时运行参数，利用机组真空数学模型，计算出当前运行工况下机组最优的真空值，指导并提示运行人员及时对机组汽轮机真空进行调整，最终达到降低机组煤耗、空冷风机电耗，提高机组经济性的目标。
关键词：真空 调整 数据分析 数学模型 系统管理 软件
一、背景：
机组真空是影响机组经济性最重要的一个指标，真空每变化1Kpa，对于600MW机组影响煤耗1.1-1.3g/kwh;但机组真空并不是越高越好，机组真空越高，不但不能提高机组经济性，而且会增加空冷风机电耗，造成厂用电升高，最终造成机组煤耗升高.机组运行中，有一真空经济区间，这一真空经济区间是随着机组运行工况、大气压、环境温度、风速、负荷等的变化而变化的，在经济区间下，机组经济性最高，而且空冷风机耗电最小；所以保持机组真空在经济区间内，不但可以提高机组经济性，而且可以有效降低空冷风机电耗，节能降耗意义重大；
由于煤价上涨，造成电力企业成本急剧上升，企业经营生产形势严峻；加之传统上对机组真空的调整往往凭借运行人员的主观意识和经验导致机组真空的调整优化成效甚微。因此，机组真空调整优化的空间大，需要利用信息新技术，挖潜增效，对机组的历史运行数据进行深度挖掘和分析，并在实时运行中为机组真空调整进行指导。通过运行人员不断调节，保持机组在最经济真空下运行，可以大大提升机组经济性。
二、系统相关功能及其在调节汽轮机真空中的作用：
（一）系统功能：
1.构建机组真空数学模型
从sis系统实时采集影响真空的各项数据，构建每台机组专用的真空数学模型。
2.最优真空分析系统
根据每台机组的地理位置、运行方式、历史数据，以及实时的负荷值、环境温度、大气压、空冷风机频率、循环水温度流量、真空严密性等影响真空的因素，带入算法实时分析，实时反馈当下机组最优真空值。
3.动态最优真空系统性能试验
综合每台机组影响真空的多维函数，将实时数据与数学模型进行匹配，不断试验优化，以提高匹配程度，最终达到数学模型完美贴合本机组的目的。
4.真空调节系统运行方式提醒
结合机组当前运行状态及最优真空值对，真空调节设备（如空冷风机等）的运行方式做出指导性建议。
（二）技术先进性：
1.空冷凝汽器的变工况特性
在实际运行时，大多数时间空气温度都会偏离设计值，且风向和风速也会发生变化，这就需要对直接空冷凝汽器进行变工况计算，只有掌握了其变工况特性才能采取有效的调节措施来保证机组的安全、高效运行。基于ε-NTU法，系统根据机组负荷、风机风量、大气压、气温、工业供汽或供热的抽汽量、季风等参数的历史数据进行挖掘、整理、分析、数据拟合、机器学习等，建立直接空冷机组排汽压力目标值的计算模型。结合机组的设计参数和实际运行数据，充分考虑了主要因素对空冷凝汽器变工况性能的影响，利用信息技术对实时数据进行实时计算。
2.空冷凝汽器最佳清洗周期研究
直接空冷机组多集中在我国气候条件比较差，风尘比较多的西部地区。随着运行时间的增长，在翅片的间隙或表面会积聚泥沙等附着物，造成空冷岛翅片脏污，使传热恶化，换热效果急剧变差，严重影响了机组的安全和经济运行。基于排汽压力的实测值和目标值建立了管外壁污垢热阻和清洁系数的计算模型，实现了对管束外表面清洁状况的定量监测。计算了管外壁清洁系数随时间的变化趋势，建立了空冷岛最佳清洗周期的数学模型，得到了空冷岛的最佳清洗周期。
3.风机群的优化运行
空冷机组风机的电耗平均占厂用电耗的10%左右，提高风机转速一方面可以降低排汽压力，机组能够多发电，但另一方面，风机转速的提高也增加了电耗。因此，确定出风机的最佳转速（即获得最优真空）是优化运行的关键之一。根据空冷凝汽器的变工况特性，建立排汽压力的预测模型、空冷风机耗功模型、机组微增功率模型，得到了任意工况下风机的最佳运行转速。
风机群数据分析
4.最优真空系统管理软件
本软件充分考虑空冷火力发电机组中各因素对机组凝汽器真空的影响，将历史数据与理论推导相结合，开发了最优真空管理系统服务器端软件；同时，考虑机组测点直接测量中存在的误差，将软测量技术运用于一些关键数据的获得，使所建排汽压力目标值的计算模型更为准确，实现了排气压力目标值的在线计算。根据理论推导及对历史数据的分析，对各种负荷工况下空冷风机的运行频率给出指导值；当真空运行值偏离最优值到一定值时，会自动进行报警提醒和操作指导，指导运行人员尽快朝正确的方向进行调整；能实时监督运行人员真空调整是否及时并按照公司的考核标准自动进行考核，运用信息化手段进行最优真空管理，实现管理的即时性、公平性、公正性，减少管理人员对运行人员的督促时间，提升管理效率，把管理人员从日常的监督和督促中解放出来，从而有更多的时间去进行其它方面的技术管理。
5.系统前端界面技术特性
为了兼容客户电脑的系统差异以及浏览器差异，系统采用JQuery+EasyUI的前端架构模型，并采用Highcharts进行图表展示与分析，在易用性的基础上达到界面的统一。 其次，在前端系统部署上不用再次安装独立的应用服务器，可直接使用PC系统自带服务器进行配置与部署，从而达到轻量化运行。
6.系统后端技术特点
系统后端采用Python技术，开发数据接口，取数效率高，数据库采用Oracle,特别适合大数据。分析工具采用MATLAB，是目前主流数据分析平台，功能强大，同时也为立体展示提供平台支持。该系统采用目前主流大数据分析工具，为下一步进行更生产数据分析打下基础，预留出非常大的空间，以便满足下一步更多的生产需求。
三、经济效益分析
本软件的应用，替代了过去运行人员以“凭经验、靠感觉”的方式调整机组真空参数，系统直接明确给出最优真空的目标值，指导运行人员尽快向正确的方向对影响机组真空的所有相关参数进行调整；同时，该系统还具有监督和绩效计算功能，可以对运行人员的调整情况进行记录和计算，方便管理人员对参数调整不到位的情况进行追溯和考核，实现管理的即时、公平、工作。本软件从根本上改进了空冷火力发电厂机组真空的调整方式，明确了运行人员在机组真空调整中的调整目标，直接提高了机组运行的经济效益，降低了厂用电耗和机组煤耗。经初步核算，本系统的应用可以每年为单台630MW机组直接节约成本约100万元，具有良好的经济效益。
四、结束语
通过利用机器学习及数据深度挖掘和分析等技术，对厂级监控信息系统中的大量的历史数据进行提取和分析，得出每台机组对应的最优真空数学模型。随后，最优真空管理系统根据机组当前运行工况，计算出当前工况下最优真空值，对相关运行参数的具体调整方式进行指导。因此，本系统的应用可有效降低机组的煤耗以及空冷风机的电耗，具有适应性强的特点，适合推广至行业内其他火力发电企业及化工行业中。
参考文献
1 《汽轮机凝汽器设备及运行管理》水利电力出版社 1993
2 《汽轮机试验》中国电力出版社 2005年
论文作者:高泊
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第05期
论文发表时间:2019/7/15
标签：机组论文; 真空论文; 工况论文; 最优论文; 系统论文; 凝汽器论文; 数据论文; 《当代电力文化》2019年第05期论文;