基于简化热平衡方程的再热蒸汽流量实时软测量

0 引言

汽轮机运行品质的优劣将直接影响发电厂的经济性，而这种品质通常以汽轮机组热耗率作为指标来衡量。再热蒸汽流量作为计算该指标时所要用到的参数在实际系统中通常没有测点。因此研究再热蒸汽流量的软测量方法并保证计算所得数据的准确性和实时性对机组的经济运行有重要作用。再热蒸汽流量软测量方法通常精确度不高或实时性不好。实际机组在运行时，由于没有真实的再热蒸汽流量测量值，所以对于包含待定参数的公式(如差压流量公式)或存在不确定固有误差的公式(如弗留格尔公式)[1]不可能做即时的修正。随着机组运行时间的增加，这些公式的准确度会不断地降低。这样不仅使得由此计算得到的指标的准确率大大下降，还不能在线监测和指导机组的运行，从而影响了机组的节能优化效果[2-4]。而热平衡方程是基于机理分析得到的，理论上可以通过求得精确的再热前抽汽流量值来获得再热蒸汽流量值。但是热平衡方程只适用于稳态工况，且所需测点多。基于以上存在的问题，本文研究了一种提高再热蒸汽流量实时性和准确性的方法。文章首先针对热平衡方程的复杂性，对其进行了适当地简化以减少所需测点的数量。经研究，简化公式与常规热平衡公式之间的关系是随着工况的变化呈规律性变化的。在此基础上修正简化公式并代入再热蒸汽冷

端的质量平衡方程式可以获得精度较高的再热蒸汽流量稳态计算公式。但是该公式只适用于稳态工况下的计算。针对这个问题，本文又从可以较快反映再热蒸汽流量变化趋势的公式——弗留格尔公式中提取了相关的动态信息，并利用稳态计算公式在不同稳态工况下的计算结果对其进行了参数标定获得了动态计算公式。结合稳态计算公式和动态计算公式的特点，本文用互补滤波器法，通过在不同的频段从不同的公式中挑选信息，实现了 2 公式间的优势互补，达到了可以在大范围变负荷时实时计算再热蒸汽流量的目的。

1 再热蒸汽流量计算方法

1.1 再热蒸汽流量概述

再热蒸汽流量有冷端流量和热端流量之分。高压缸的排汽流量被称为再热蒸汽的冷端流量，而中压缸入口的再热蒸汽流量被称为热端流量(文中统一用 Dr表示)。稳态时，再热蒸汽冷端流量可由下述质量平衡方程式[3]确定：

式中：Ds、Di、Dl为主蒸汽流量、再热前各级抽汽流量和调节汽门门杆及轴封漏汽量(t/h)，称ii∑D +Dl为差流量。对于没有安装主蒸汽流量测点或者主蒸汽流量测量不准确的机组，主蒸汽流量可以利用文献[5]中提供的方法或者根据给水流量加上适当修正求得。