蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统与相关技术

图片简介:本技术涉及一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统。

该方法包括获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；对蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；以能源消耗和成本最低为目标，以运行操作参数为决策变量，以设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；根据目标函数确定最优运行操作参数；根据最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。

本技术所提供一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统，能够减少能源的浪费和降低成本。

技术要求1.一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法，其特征在于，包括：获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；所述设备包括动力锅炉、汽轮机、减温减压器、除氧器、蒸汽加热器、凝汽器、给水泵、余热锅炉和蒸汽管网；所述性能特征参数包括动力锅炉的蒸发量、压力和温度，汽轮机的进汽量、高压抽汽量、高压抽汽压力、高压抽汽温度、低压抽汽量、低压抽汽压力、低压抽汽温度、排汽量、排汽真空度和额定功率，减温减压器的出口流量、出口压力、出口温度以及减温水的压力和温度，除氧器的工作压力，蒸汽加热器的列管数、列管直径、列管长度以及出口控制温度，凝汽器的列管数、列管直径、列管长度以及循环冷却水的流量和进口温度，给水泵的扬程曲线、效率曲线、工作频率，余热锅炉的产汽量、产汽压力和产汽温度，、蒸汽管网的流程拓扑结构，以及管线的管径、壁厚、管长、保温、弯头和阀门；所述工艺参数包括年操作时间、系统电力需求、燃料数据、工况条件和系统尾气排放；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；以能源消耗和成本最低为目标，以所述运行操作参数为决策变量，以所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；根据所述目标函数确定最优运行操作参数；根据所述最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。

2.根据权利要求1所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法，其特征在于，所述根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型，具体包括：根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的水力模型；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的传热模型；根据所述水力模型和所述传热模型构建所述蒸汽动力系统数学模型。

3.根据权利要求1所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法，其特征在于，所述对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数，具体包括：利用牛顿—拉夫森算法对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数。

4.根据权利要求1所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法，其特征在于，所述对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数，之前还包括：对所述蒸汽动力系统数学模型进行验证，得到验证结果；根据所述验证结果对所述蒸汽动力系统数学模型进行优化。

5.一种蒸汽动力系统的运行操作优化系统，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；所述设备包括动力锅炉、汽轮机、减温减压器、除氧器、蒸汽加热器、凝汽器、给水泵、余热锅炉和蒸汽管网；所述性能特征参数包括动力锅炉的蒸发量、压力和温度、汽轮机的进汽量、高压抽汽量、高压抽汽压力、高压抽汽温度、低压抽汽量、低压抽汽压力、低压抽汽温度、排汽量、排汽真空度和额定功率，减温减压器的出口流量、出口压力、出口温度以及减温水的压力和温度，除氧器的工作压力，蒸汽加热器的列管数、列管直径、列管长度以及出口控制温度，凝汽器的列管数、列管直径、列管长度以及循环冷却水的流量和进口温度，给水泵的扬程曲线、效率曲线、工作频率，余热锅炉的产汽量、产汽压力和产汽温度，蒸汽管网的流程拓扑结构，以及管线的管径、壁厚、管长、保温、弯头和阀门；所述工艺参数包括年操作时间、系统电力需求、燃料数据、工况条件和系统尾气排放；运行操作参数模型构建模块，用于根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；运行操作参数确定模块，用于对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；目标函数建立模块，用于以能源消耗和成本最低为目标，以所述运行操作参数为决策变量，以所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；最优运行操作参数确定模块，用于根据所述目标函数确定最优运行操作参数；运行操作模块，用于根据所述最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。

6.根据权利要求5所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化系统，其特征在于，所述运行操作参数模型构建模块具体包括：水力模型确定单元，用于根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的水力模型；传热模型确定单元，用于根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的传热模型；蒸汽动力系统数学模型确定单元，用于根据所述水力模型和所述传热模型构建所述蒸汽动力系统数学模型。

7.根据权利要求5所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化系统，其特征在于，所述运行操作参数确定模块具体包括：运行操作参数确定单元，用于利用牛顿—拉夫森算法对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数。

8.根据权利要求5所述的一种蒸汽动力系统的运行操作优化系统，其特征在于，还包括：验证结果确定模块，用于对所述蒸汽动力系统数学模型进行验证，得到验证结果；优化模块，用于根据所述验证结果对所述蒸汽动力系统数学模型进行优化。

技术说明书一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统技术领域本技术涉及工业企业蒸汽动力领域，特别是涉及一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统。

背景技术炼油、石化、化工、煤化工、钢铁、冶金、电力、热电等工业企业都是高能耗企业，其中蒸汽动力系统是工业企业的重要组成部分，其任务是向各工业企业生产厂提供所需要的动力、电力、热能等公用工程。

大型工业企业中，蒸汽动力系统是最重要的公用工程系统，庞大、复杂且能耗巨大。

蒸汽和电的消耗占企业能源消耗的60％以上，每年的蒸汽成本高达几亿到几十亿元。

蒸汽动力系统的运行诊断与节能优化对化工企业的节能降耗起到非常关键的作用。

工业企业蒸汽动力系统从管网结构到设备配置均存在待优化的空间；尤其是管网系统，形成了多环、多级的复杂局面。

在蒸汽系统的管理上主要依靠人工经验和有限的实时数据，由于在蒸汽管网内部或低压力等级的蒸汽系统中缺少测量仪表，造成了对蒸汽系统操作方案选择和管网调整上的盲目性，甚至蒸汽流向、流量不明，蒸汽减温减压等降质使用，放空现象得不到遏止，浪费了宝贵的能源，提高了成本。

技术内容本技术的目的是提供一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法及系统，能够减少能源的浪费和降低成本。

为实现上述目的，本技术提供了如下方案：一种蒸汽动力系统的运行操作优化方法，包括：获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；所述设备包括动力锅炉、汽轮机、减温减压器、除氧器、蒸汽加热器、凝汽器、给水泵、余热锅炉和蒸汽管网；所述性能特征参数包括动力锅炉的蒸发量、压力和温度，汽轮机的进汽量、高压抽汽量、高压抽汽压力、高压抽汽温度、低压抽汽量、低压抽汽压力、低压抽汽温度、排汽量、排汽真空度和额定功率，减温减压器的出口流量、出口压力、出口温度以及减温水的压力和温度，除氧器的工作压力，蒸汽加热器的列管数、列管直径、列管长度以及出口控制温度，凝汽器的列管数、列管直径、列管长度以及循环冷却水的流量和进口温度，给水泵的扬程曲线、效率曲线、工作频率，余热锅炉的产汽量、产汽压力和产汽温度，蒸汽管网的流程拓扑结构，以及管线的管径、壁厚、管长、保温、弯头和阀门；所述工艺参数包括年操作时间、系统电力需求、燃料数据、工况条件和系统尾气排放；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；以能源消耗和成本最低为目标，以所述运行操作参数为决策变量，以所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；根据所述目标函数确定最优运行操作参数；根据所述最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。

可选的，所述根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型，具体包括：根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的水力模型；根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构确定所述蒸汽动力系统的传热模型；根据所述水力模型和所述传热模型构建所述蒸汽动力系统数学模型。

可选的，所述对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数，具体包括：利用牛顿—拉夫森算法对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数。

可选的，所述对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数，之前还包括：对所述蒸汽动力系统数学模型进行验证，得到验证结果；根据所述验证结果对所述蒸汽动力系统数学模型进行优化。

一种蒸汽动力系统的运行操作优化系统，包括：数据获取模块，用于获取蒸汽动力系统中设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构；所述设备包括动力锅炉、汽轮机、减温减压器、除氧器、蒸汽加热器、凝汽器、给水泵、余热锅炉和蒸汽管网；所述性能特征参数包括动力锅炉的蒸发量、压力和温度，汽轮机的进汽量、高压抽汽量、高压抽汽压力、高压抽汽温度、低压抽汽量、低压抽汽压力、低压抽汽温度、排汽量、排汽真空度和额定功率，减温减压器的出口流量、出口压力、出口温度以及减温水的压力和温度，除氧器的工作压力，蒸汽加热器的列管数、列管直径、列管长度以及出口控制温度，凝汽器的列管数、列管直径、列管长度以及循环冷却水的流量和进口温度，给水泵的扬程曲线、效率曲线、工作频率，余热锅炉的产汽量、产汽压力和产汽温度，蒸汽管网的流程拓扑结构，以及管线的管径、壁厚、管长、保温、弯头和阀门；所述工艺参数包括年操作时间、系统电力需求、燃料数据、工况条件和系统尾气排放；运行操作参数模型构建模块，用于根据基尔霍夫定律、蒸汽动力系统的能量守恒方程、质量守恒方程以及所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构构建蒸汽动力系统数学模型；运行操作参数确定模块，用于对所述蒸汽动力系统数学模型进行求解，得到运行操作参数；目标函数建立模块，用于以能源消耗和成本最低为目标，以所述运行操作参数为决策变量，以所述设备的性能特征参数、工艺参数和拓扑结构为约束条件，建立目标函数；最优运行操作参数确定模块，用于根据所述目标函数确定最优运行操作参数；运行操作模块，用于根据所述最优运行操作参数对所述蒸汽动力系统的运行进行操作。