一种凝汽器水位真空测量补偿方法及其测量装置与流程

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1.本发明涉及火电机组测量技术领域，特别是涉及一种凝汽器水位真空真空测量补偿方法及其测量装置。

背景技术：

2.凝汽器真空度是汽轮机运行的重要指标，也是反映凝汽器综合性能的一项主要考核指标，影响着机组的安全和经济运行，凝汽器的真空水平对汽轮发电机组的经济性有着直接影响，如机组真空下降1％，机组热耗将要上升0.6％～1％。因此保持维持凝汽器真空是组经济运行的重要保障，是每个发电厂节能的重要内容。凝汽器真空低有以下危害：(1)机组经济性下降，同时使机组出力降低；(2)排汽缸及轴承座受热膨胀，可能引起中心改变，产生振动；(3)排汽温度过高，可能引起凝汽器钛管松弛，破坏严密性；(4)汽轮机轴向推力增大；(5)排汽的容积流量减小，对末几级叶片工作不利。末级会产生脱流及旋流，同时还会在叶片的某一部位产生较大的激振力，有可能损坏叶片，造成事故。
3.凝汽器热井储存－定量的凝结水，保证甩负荷时凝结水泵不会马上断水，一般凝汽器热井水位应保持在水井的1/3～2/3之间。凝汽器水位过高，则会淹没部分凝汽器管束，汽轮机排汽凝结的空间减小，换热空间减小，会使排汽温度升高，真空下降，机组的经济性下降。如果水位过低，凝结水泵耗电较少，但容易使水泵产生汽化，对叶轮损坏严重，运行时会使水泵产生一定的振动及出口压力摆动现象。无论发生上述哪种异常工况都会直接影响到机组的安全性和经济性。
4.因此，为了保证凝汽器的真空度和水位高度在监控范围内如何准确的测量凝汽器中的真空度和水位高度从而保证真空度和水位高度的高度

技术实现要素：

5.本技术的一些实施例中，为解决上述技术问题，提供了凝汽器水位真空测量补偿方法和测量装置，测量装置中包括凝汽器热井，和凝汽器热井连通的测量筒，测量筒通过上连通管连通气体，下连通管联通水位，通过测量测量连通内的水位数据和真空数据即可得到凝汽器内的参数，测量补偿方法中基于多元状态估计生成补偿训练模型，通过获得补偿数据，解决了测量中的误差问题，提高测量精确度。
6.本技术的一些实施例中，公开了一种凝汽器水位真空测量补偿方法，所述方法包括：基于多元状态估计对预设的时间间隔内的水位真空参数的历史数据进行处理，生成补偿训练模型；根据所述补偿训练模型，确定预测水位真空参数；获取测量水位真空参数，根据所述预测水位真空参数与测量水位真空参数之间的差值生成补偿水位真空参数。
7.本技术的一些实施例中，基于多元状态估计对预设的时间间隔内的水位真空参数的历史数据进行处理，生成补偿训练模型，具体为：所述时间间隔内包括第一时刻，所述第一时刻内包括水位真空参数的多个变量，所述变量记为观测向量，即为：
8.x(i)＝[x
1 x
2 ...xn]
t
[0009]
其中，i为所述第一时刻，n为所述变量的个数；
[0010]
在所述第一时间间隔内，获取不同工况下或不同时刻下所述观测向量并生成过程记忆矩阵，即为：
[0011][0012]
其中，m为工况或时刻的个数，d为过程记忆矩阵。
[0013]
本技术的一些实施例中，根据所述补偿训练模型，确定预测水位真空参数，具体为：对比所述过程记忆矩阵和所述测量水位真空参数，在所述过程记忆矩阵中到所述测量水位真空参数的最类似值，所述最类似值为所述预测水位真空参数。
[0014]
本技术的一些实施例中，，根据所述补偿训练模型，确定预测水位真空参数，具体为：获取所述过程记忆矩阵和所述测量水位真空参数，并进行归一化处理，即为：
[0015][0016]
其中，x
max
，x
min
分别为所述测量水位真空参数xi的上、下界值，x为归一化处理后得到的数值；结合归一化之后的数值和所述过程记忆矩阵，得到相似性矩阵；根据所述相似性矩阵，得到所述预测水位真空参数。
[0017]
本技术的一些实施例中，在得到所述预测水位真空参数，之后包括：获取所述预测水位真空参数和所述测量水位真空参数，并计算所述预测水位真空参数和所述测量水位真空参数之间的残差；如所述残差在预设准确残差的范围之外，则重新生成所述过程记忆矩阵。
[0018]
本技术的一些实施例中，所述水位真空参数和所述预测水位真空参数中包括水位高度值、真空值和排汽温度。
[0019]
本技术的一些实施例中，还提出了一种凝汽器水位真空测量装置，包括：计算单元，所述计算单元中配置有凝汽器水位真空测量补偿方法；凝汽器和凝汽器热井；测量筒，所述测量筒与所述凝汽器热井连通；测量装置，所述测量装置与所述计算单元电连接，将测量结果输送到所述计算单元中；上连通管，所述上连通管连通所述凝汽器热井的上部和所述测量筒的上部，以使所述凝汽器热井和所述测量筒的气体连通；下连通管，所述下连通管连通所述凝汽器热井的下部和所述测量筒的下部，以使所述凝汽器热井和所述测量筒的水位连通。
[0020]
本技术的一些实施例中，所述测量装置包括：真空度测量装置，所述真空度测量装置测量连接在所述测量筒上，测量所述测量筒的真空度；水位高度测量装置，所述水位高度测量装置连接在所述测量筒上，测量所述测量筒的水位高度。
[0021]
本技术的一些实施例中，所述水位高度测量装置设置为高频雷达液位计。
[0022]
本发明的有益效果在于：。
[0023]
凝汽器水位真空测量装置和测量补偿方法，多位一体的实现了对凝汽器凝热井水位真空的检测，同时根据水位真空的动态测量值，两参数可相互补偿，抗干扰能力强，提高了测量的精度，为机组安全经济运行打下了基础。
附图说明
[0024]
图1为本发明的实施例中凝汽器水位真空测量装置的示意图；
[0025]
图2为本发明的实施例中凝汽器水位真空测量补偿方法的流程图。
[0026]
图中：100、冷凝器热井；200、上连通管；300、下联通管；400、上阀门；500、下阀门；600、测量筒；610、真空计；620、高频雷达液位计；630、排汽温度计；900、计算单元。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0028]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0029]
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0030]
在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0031]
在本技术的一些实施例中，如图1所示，提出了一种凝汽器水位真空测量装置，其中包括有计算单元900，凝汽器和凝汽器热井，测量筒600，测量装置，上连通管200和下连通管。
[0032]
在本技术的一些实施例中，凝汽器和凝汽器热井中的真空度和水位高度是需要检测的数据，还设置有测量筒600与凝汽器热井连通，其中包括，上连通管200连通凝汽器热井的上部和测量装置的下部，使凝汽器热井和测量筒600的气体连通，下连通管连通了凝汽器热井的下部和测量筒600的下部，使凝汽器热井和测量筒600的水位连通。
[0033]
因此通过设置上下连通管使测量筒600内的真空度和水位高度与凝汽器热井中的数据相同，仅通过测量筒600内的参数即可测得凝汽器热井中的数据，便于测量装置的安装。
[0034]
在一些具体实施例中，测量筒600是直径φ200～φ300mm的无缝钢管两端封堵焊接的圆筒；上连通管200的一端伸进凝汽器热井上部的长度为30～40mm，下连通管的一端伸进凝汽器热井底部的长度为40～50mm。
[0035]
在本技术的一些实施例中，测量装置还包括计算单元900和测量装置，计算单元900中配置有凝汽器水位真空测量补偿方法，测量装置与计算单元900电连接，将测量到的数据传输到计算单元900，有计算单元900进行计算和控制。
[0036]
其中测量装置包括真空度测量装置，水位高度测量装置和排汽温度计630，其中排
汽温度计630设置在凝汽器的排气口处，直接测量准确的温度，真空度测量装置和水位高度测量装置设置在测量筒600处，通过测量测量筒600的真空度和水位高度，获得凝汽器热井的真空度和水位高度。
[0037]
在本技术的一些具体实施例中，真空度测量装置为真空计610，真空计610采用进口扩散硅或陶瓷芯体作为压力检测元件。真空计610安装在真空计610导压管的上端，真空计610导压管的下端从测量筒600顶部连通口伸进测量筒600内。
[0038]
在本技术的一些具体实施例中，水位高度测量装置为高频雷达液位计620，高频雷达液位计620的设计基于时域反射原理，主要由发射和接收装置、信号处理器、天线、操作面板、显示、故障报警等几部分组成。雷达物位天线发射26ghz高频的微波脉冲，经天线向下传输。微波接触到被测介质表面后被反射回来再次被天线系统接收，回波信号经电子微处理器分析处理并借助软件将其转换为以4～20ma的模拟量表示的实时液位信息。
[0039]
真空计610和高频雷达液位计620的测量为原位测量，具备高度实时性和关联性的特点，利用此特点进行测量数据智能补偿，提高凝汽器水位、真空的测量精度和抗干扰能力。
[0040]
在本技术的一些实施例中，测量装置还包括上阀门400和下阀门500，分别为上连通管200第一阀门，上连通管200第二阀门，下连通管第一阀门和下连通管第二阀门，分别用于控制上连通管200和下连通管的连通。
[0041]
在本技术的一些实施例中，还公开了一种凝汽器水位真空测量补偿方法，用于在测量出现误差时，在测量结果上附加补偿数据，以得到更准去的测量结果。
[0042]
测量补偿方法包括：步骤s101，基于多元状态估计对预设的时间间隔内的水位真空参数的历史数据进行处理，生成补偿训练模型。
[0043]
具体的，多元状态估计是通过测量正常状态下信号之间的相似性来实现状态估计的智能模式识别技术，其利用正常历史数据并学习其中可定义系统状态的各参数之间的关系，通过比较系统存储的正常运行状态与当前的观测状态，从而计算出对当前测量装置参数状态的估计，对于测量装置新的观测向量，多元状态估计通过从已学习得到的模式来预测测量装置的真实参数状态用于参与智能补偿，因此在本实施例中，通过将正常工作的是时间间隔内的水位真空参数的历史数据进行学习并定义参数之间的关系，生成包含了以上信息的补偿训练模型，以实现对测量数据的预测。
[0044]
为了生成预测准确性高的补偿训练模型，在本技术的一些实施例中，生成补偿训练模型具体为：在所述时间间隔内，获取不同工况下或不同时刻下所述观测向量并生成过程记忆矩阵。
[0045]
具体的，时间间隔内包括第一时刻，第一时刻的水位真空参数包括有多个变量，如真空度、水位高度、温度等参数，将这些变量记为观测向量，公示表示为：
[0046]
x(i)＝[x
1 x
2 ....xn]
t
[0047]
其中，i为第一时刻，n为变量的个数。
[0048]
在时间间隔内，获取不同工况或多个时刻的观测向量，生成过程记忆矩阵，公式表示为：
[0049][0050]
其中，m为工况的个数，d为过程记忆矩阵。
[0051]
由此，得到的过程记忆矩阵d即为初步的补偿训练模型，其中包括了在正常工作的时间间隔内的多个时刻，多种工况下的水位真空参数。
[0052]
在本技术的一些实施例中，步骤s102，根据所述补偿训练模型，确定预测水位真空参数。
[0053]
具体的补偿训练模型中包括了在正常工作的时段中，在多种工况条件下，多种水位真空参数，且水位真空参数是随着时间的变化的，因此利用补偿训练模型的学习能力即可预测到测量的正常值。
[0054]
为了得到准确的预测水位真空参数，在一些实施例中，根据所述补偿训练模型，确定预测水位真空参数，具体为：
[0055]
对比所述过程记忆矩阵和所述测量水位真空参数，在所述过程记忆矩阵中到所述测量水位真空参数的最类似值，所述最类似值为所述预测水位真空参数。
[0056]
需要说明的是，新的测量水位真空参数与过程记忆矩阵中的个历史测量水位真空参数两两之间通过计算欧氏距离来反映它们之间的相似性，假设与过程记忆矩阵中的历史测量水位真空参数最相似，则两者之间的欧氏距离最小，则其最相似的历史测量水位真空参数即为预测水位真空参数。
[0057]
为了得到准确的预测水位真空参数，在一些实施例中，根据所述补偿训练模型，确定预测水位真空参数，计算过程具体为：
[0058]
获取所述过程记忆矩阵和所述测量水位真空参数，并进行归一化处理，即为：
[0059][0060]
其中，x
max
，x
min
分别为所述测量水位真空参数xi的上、下界值，x为归一化处理后得到的数值；
[0061]
结合归一化之后的数值和所述过程记忆矩阵，得到相似性矩阵；
[0062]
根据所述相似性矩阵，得到所述预测水位真空参数。
[0063]
需要说明的是，归一化处理是把所有数据映射到0－1内处理，通过把测量水位真空参数和过程记忆矩阵进行归一化处理，得到的相似性矩阵中包括了每一个向量与测量水位真空参数之间的相似程度，到与测量水位真空参数最相似的向量，在重新反归一化，则该向量为预测水位真空参数。
[0064]
在本技术的一些实施例中，在得到所述预测水位真空参数，之后包括：获取所述预测水位真空参数和所述测量水位真空参数，并计算所述预测水位真空参数和所述测量水位真空参数之间的残差；如所述残差在预设准确残差的范围之外，则重新生成所述过程记忆矩阵。
[0065]
具体的，补偿训练模型是在不断的学习中提高预测的准确性，补偿训练模型的准确性由预测水位真空参数和测量水位真空参数之间的残差来衡量，其残差设定一个预设准
确残差的范围，如残差在预设准确的范围之内，则确定目前的训练训练模型中的向量矩阵足够预测到准确的预测水位真空参数，如残差在预设准确残差的范围之外，则将测量水位真空参数作为历史数据重新生成过程记忆矩阵。
[0066]
在本技术的一些实施例中，包括步骤s103，获取测量水位真空参数，根据所述预测水位真空参数与测量水位真空参数之间的差值生成补偿水位真空参数。
[0067]
具体的，在获取到准确的预测水位真空参数之后，根据与测量水位真空参数之间的差值生成补偿水位真空参数，以弥补测量水位真空参数在测量时与实际数据的误差，提高测量的准确性和抗干扰能力。
[0068]
在本技术的一些实施例中，提出了一种凝汽器水位真空测量补偿方法，所述方法的步骤为：
[0069]
s201，获取预设的时间间隔内的水位真空参数的历史数据，生成过程记忆矩阵，在所述历史数据中包括多个时刻，不同工况下的观测向量，每个时刻或每种工况的观测向量中包括多个变量；执行s202。
[0070]
s202，获取并对比过程记忆矩阵和测量水位真空参数，执行s203；
[0071]
s203，数据处理，对过程记忆矩阵和测量水位真空参数进行归一化处理，执行s204；
[0072]
s204，生成相似性矩阵，得到预测水位真空参数，执行s205；
[0073]
s205，计算预测水位真空参数和测量水位真空参数之间的残差，如残差在预设准确残差的范围之外，则执行s201；如残差在预设咋混却残差的范围之内，则执行s206；
[0074]
s206、获取测量水位真空参数，根据预测水位真空参数与测量水位真空参数之间的差值生成补偿水位真空参数。
[0075]
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种凝汽器水位真空测量补偿方法，其特征在于，所述方法包括：基于多元状态估计对预设的时间间隔内的水位真空参数的历史数据进行处理，生成补偿训练模型；根据所述补偿训练模型，确定预测水位真空参数；获取测量水位真空参数，根据所述预测水位真空参数与测量水位真空参数之间的差值生成补偿水位真空参数。2.如权利要求1所述的补偿方法，其特征在于，基于多元状态估计对预设的时间间隔内的水位真空参数的历史数据进行处理，生成补偿训练模型，具体为：所述时间间隔内包括第一时刻，所述第一时刻内包括水位真空参数的多个变量，所述变量记为观测向量，即为：x(i)＝[x
1 x2...x
n
]
t
其中，i为所述第一时刻，n为所述变量的个数；在所述时间间隔内，获取不同工况下或不同时刻下所述观测向量并生成过程记忆矩阵，即为：其中，m为工况或时刻的个数，d为过程记忆矩阵。3.如权利要求2所述的补偿方法，其特征在于，根据所述补偿训练模型，确定预测水位真空参数，具体为：对比所述过程记忆矩阵和所述测量水位真空参数，在所述过程记忆矩阵中到所述测量水位真空参数的最类似值，所述最类似值为所述预测水位真空参数。4.如权利要求2所述的补偿方法，其特征在于，根据所述补偿训练模型，确定预测水位真空参数，具体为：获取所述过程记忆矩阵和所述测量水位真空参数，并进行归一化处理，即为：其中，x
max
，x
min
分别为所述测量水位真空参数x
i
的上、下界值，x为归一化处理后得到的数值；结合归一化之后的数值和所述过程记忆矩阵，得到相似性矩阵；根据所述相似性矩阵，得到所述预测水位真空参数。5.如权利要求3和4任一项所述的补偿方法，其特征在于，在得到所述预测水位真空参数，之后包括：获取所述预测水位真空参数和所述测量水位真空参数，并计算所述预测水位真空参数和所述测量水位真空参数之间的残差；如所述残差在预设准确残差的范围之外，则重新生成所述过程记忆矩阵。6.如权利要求1所述的补偿方法，其特征在于，所述水位真空参数，所述预测水位真空
参数或所述测量水位真空参数中包括水位高度值、真空值和排汽温度。7.一种凝汽器水位真空测量装置，其特征在于，包括：计算单元，所述计算单元中配置有如权利要求1－6任一项所述的凝汽器水位真空测量补偿方法；凝汽器和凝汽器热井；测量筒，所述测量筒与所述凝汽器热井连通；测量装置，所述测量装置与所述计算单元电连接，将测量结果输送到所述计算单元中；上连通管，所述上连通管连通所述凝汽器热井的上部和所述测量筒的上部，以使所述凝汽器热井和所述测量筒的气体连通；下连通管，所述下连通管连通所述凝汽器热井的下部和所述测量筒的下部，以使所述凝汽器热井和所述测量筒的水位连通。8.如权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：真空度测量装置，所述真空度测量装置测量连接在所述测量筒上，测量所述测量筒的真空度；水位高度测量装置，所述水位高度测量装置连接在所述测量筒上，测量所述测量筒的水位高度。9.如权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述水位高度测量装置设置为高频雷达液位计。10.如权利要去7所述的测量装置，其特征在于，还包括：上阀门和下阀门，所述上阀门设置在所述上连通管上，所述下阀门设置在所述下连通管上。

技术总结

本发明涉及火电机组技术领域，公开了一种凝汽器水位真空测量补偿方法，方法包括基于多元状态估计对预设的时间间隔内的水位真空参数的历史数据进行处理，生成补偿训练模型；根据所述补偿训练模型，确定预测水位真空参数；获取测量水位真空参数，根据所述预测水位真空参数与测量水位真空参数之间的差值生成补偿水位真空参数；还提出了一种凝汽器水位真空测量装置，包括与凝汽器热井上下连通的测量筒，还设置有真空度测量装置，水位高度测量装置和排汽温度计测量水位真空参数，解决了解决了测量中的误差问题和抗感染能力差的问题，提高测量精确度。量精确度。量精确度。