本發(fā)明涉及空凝汽器的的，特別是一種基于在線運行數(shù)據(jù)的空冷凝汽器性能的動態(tài)數(shù)字孿生系統(tǒng)建立方法。

背景技術(shù)：

1、空冷凝汽器做為決定凝汽式汽輪機運行性能重要組成的裝置，其換熱性能的好壞直接決定汽輪機的運行效率。空冷凝汽器的設(shè)計往往基于較為苛刻的運行條件，在裝置投入運行時并不會出現(xiàn)在設(shè)計條件下運行的參數(shù)，因此項目驗收時空冷凝汽器的換熱性能無法直觀地驗證。

2、空冷凝汽器為汽輪機提供排放蒸汽的冷凝并為汽輪機排汽建立所需的真空條件，空冷凝汽器換熱能力受自身換熱效率和結(jié)構(gòu)的制約，也受空冷凝汽系統(tǒng)安裝的嚴密性和抽真空設(shè)備的能力的影響，其綜合的換熱效率需要在運行現(xiàn)場重新評估。空冷凝汽器的性能受環(huán)境溫度的影響較大，其運行參數(shù)(風(fēng)機的風(fēng)量)的調(diào)整對空冷凝汽器的數(shù)字孿生模型的建立有更迫切的需求。如何對交付運行的空冷凝汽器性能做出性能評價，并對沒有統(tǒng)一標準計算換熱系數(shù)的、采用不同管型的空冷凝汽器在不同條件下運行中的換熱效率進行實時評估，目前采用的還是基于供方設(shè)計端假設(shè)條件的工況性能的理論計算(未能有效動態(tài)地修正的空冷凝汽器的傳熱性能)。

3、這種計算因為無法模擬空冷凝汽器的結(jié)構(gòu)性能變化及系統(tǒng)的運行條件，不能最終實時表達空冷凝汽器的換熱效率和冷凝能力。更不能根據(jù)空冷凝汽器的實際情況如換熱管的清潔度以及翅片釬焊失效(換熱元件鈍化)、內(nèi)部流場的實際壓損(結(jié)構(gòu)損失)及系統(tǒng)相關(guān)的約束條件(系統(tǒng)損失)給予換熱能力真實數(shù)字孿生的性能反饋。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種基于在線運行數(shù)據(jù)的空冷凝汽器性能的動態(tài)數(shù)字孿生建立方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中使用過程中存在的上述問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、一種基于在線運行數(shù)據(jù)的空冷凝汽器性能的動態(tài)數(shù)字孿生系統(tǒng)建立方法，包括以下步驟：

4、a.數(shù)據(jù)采集與矯正：通過實時監(jiān)測獲取空冷凝汽器的運行數(shù)據(jù)；

5、b.通過數(shù)據(jù)矯正模塊矯正并獲得經(jīng)過矯正的準確熱負荷和風(fēng)機風(fēng)量；

6、c.通過傳熱系數(shù)和相對換熱效率計算模塊計算當前的傳熱系數(shù)和相對換熱效率；

7、d.利用相對換熱效率evs和當前相對換熱系數(shù)計算得到當前換熱系數(shù)，進而評估空冷凝汽器的換熱能力，包括冷凝壓力的計算；當用戶調(diào)整產(chǎn)能時，利用evs數(shù)據(jù)動態(tài)計算空冷凝汽器的參數(shù)，實現(xiàn)性能的實時動態(tài)數(shù)字孿生；

8、e.通過異常檢測模塊檢測換相對熱效率evs的變化情況，以識別空冷凝汽器系統(tǒng)出現(xiàn)的其它問題。

9、步驟a和b中的檢測到的數(shù)據(jù)進行有效性識別與矯正，以準確歸集空冷凝汽器冷凝的熱負荷q和風(fēng)機風(fēng)量，并通過風(fēng)量用于熱力對比計算的風(fēng)速溫升運行參數(shù)。

10、在步驟b中的傳熱系數(shù)與相對換熱效率計算方式：利用矯正后的數(shù)據(jù)，根據(jù)公式：

11、us＝fx(as,lmtd,q)計算當前的傳熱系數(shù)us，

12、其中as為換熱面積，lmtd為對數(shù)平均溫差，q為熱負荷；

13、通過比較實測傳熱系數(shù)us與基于傳熱相關(guān)要素和設(shè)計污垢系數(shù)計算的相對換熱系數(shù)ut，即evs＝fx(us,ut)，其中ut＝fx(u1t,ff)，u1t為傳熱系數(shù)，ff為設(shè)計污垢系數(shù)，計算得到空冷凝汽器的相對換熱效率evs，該值可大于100％，直觀反映空冷凝汽器的當前狀態(tài)；

14、步驟d中的性能監(jiān)控與異常預(yù)警：實時監(jiān)測evs的變化，跟蹤空冷凝汽器性能的衰減過程，并通過數(shù)據(jù)分析識別性能跳減的異常情況，及時出具安全或維修操作提示。

15、進一步包括將上述方法集成到計算機軟件中，形成具有空冷凝汽器性能動態(tài)數(shù)字孿生系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠自動執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、矯正、計算、評估及預(yù)警功能。

16、所述相對換熱效率evs的計算考慮了空冷凝汽器實際運行條件與設(shè)計或清潔狀態(tài)下的差異，為用戶提供了直觀的性能對比指標。

17、通過實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，該系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)空冷凝汽器性能的異常變化，為用戶的運維決策提供及時、準確的信息支持。

18、本方案通過上述方案可知，具有以下特點：

19、1、熱負荷計算采用實測數(shù)據(jù)并識別矯正，充分考慮因額外因素出現(xiàn)的額外熱負荷。

20、2、將空冷凝汽器的能力校核提升為動態(tài)性能校核，形成可記錄和識別的性能變化依據(jù)。

21、3、有了實時的相對換熱效率，可以評估現(xiàn)有空冷凝汽器的真實性能，給用戶提出的運維方案將更可靠和及時。

22、4、動態(tài)的性能數(shù)字孿生是嶄新的概念，是不限于空冷凝汽器本身結(jié)構(gòu)屬性的性能的修正計算，是與空冷凝汽器現(xiàn)場性能表現(xiàn)完全一致的數(shù)字孿生。不是理論性的參考性能。

23、5、性能評估和冷凝能力反饋更直觀和有效。

24、6、采用相對換熱效率的概念以及相對換熱系數(shù)的擬合公式，可以覆蓋任何供應(yīng)商常用管型(大扁管和圓管)及管束布置(kd或mash)的換熱系數(shù)擬合，不再受制于制造廠家技術(shù)壁壘的限制?？梢宰灾髟u價空冷凝汽器的性能。綜上所述，本發(fā)明的有益效果在于：

25、本發(fā)明的方法適用于需要高效空冷凝汽器的裝置數(shù)字化交付；裝置的性能驗收；實時運行性能監(jiān)測和分析以及運維性能評估等的空冷凝汽器性能數(shù)字孿生的應(yīng)用場景。特別是動態(tài)跟蹤空冷凝汽器的傳熱性能，在提高設(shè)備的使用效率和節(jié)能減排方面具有顯著優(yōu)勢。

技術(shù)特征：

1.一種基于在線運行數(shù)據(jù)的空冷凝汽器性能的動態(tài)數(shù)字孿生系統(tǒng)建立方法，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于在線運行數(shù)據(jù)的空冷凝汽器性能的動態(tài)數(shù)字孿生系統(tǒng)建立方法，其特征在于：步驟a和b中的檢測到的數(shù)據(jù)進行有效性識別與矯正，以準確歸集空冷凝汽器冷凝的熱負荷q和風(fēng)機風(fēng)量，并通過風(fēng)量準用于熱力對比計算的風(fēng)速溫升運行參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于在線運行數(shù)據(jù)的空冷凝汽器性能的動態(tài)數(shù)字孿生系統(tǒng)建立方法，其特征在于：在步驟b中計算當前的傳熱系數(shù)與相對換熱效率，計算如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于在線運行數(shù)據(jù)的空冷凝汽器性能的動態(tài)數(shù)字孿生系統(tǒng)建立方法，其特征在于：步驟d中的性能監(jiān)控與異常預(yù)警：實時監(jiān)測evs的變化，跟蹤空冷凝汽器性能的衰減過程，并通過數(shù)據(jù)分析識別性能跳減的異常情況，及時出具安全或維修操作提示。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于在線運行數(shù)據(jù)的空冷凝汽器性能的動態(tài)數(shù)字孿生系統(tǒng)建立方法，其特征在于：進一步包括將上述方法集成到計算機軟件中，形成具有的空冷凝汽器性能動態(tài)數(shù)字孿生系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠自動執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、矯正、計算、評估及預(yù)警功能。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于在線運行數(shù)據(jù)的空冷凝汽器性能的動態(tài)數(shù)字孿生建立方法，包括以下步驟：a.數(shù)據(jù)采集與矯正：通過實時監(jiān)測獲取空冷凝汽器的運行數(shù)據(jù)；b.通過數(shù)據(jù)矯正模塊矯正并獲得經(jīng)過矯正的準確熱負荷和風(fēng)機風(fēng)量；c.通過傳熱系數(shù)和換熱效率計算模塊計算當前的傳熱系數(shù)和換熱效率；d.利用相對換熱效率Evs和當前相對換熱系數(shù)計算得到當前換熱系數(shù)，進而評估空冷凝汽器的換熱能力，包括冷凝壓力的計算；當用戶調(diào)整產(chǎn)能時，利用Evs數(shù)據(jù)動態(tài)計算空冷凝汽器的參數(shù)，實現(xiàn)性能的實時動態(tài)數(shù)字孿生；e.通過異常檢測模塊檢測相對換熱效率Evs的變化情況，以識別凝汽器系統(tǒng)出現(xiàn)的其它問題。本方案通過實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，該系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)空冷凝汽器性能的異常變化，為用戶的運維決策提供及時、準確的信息支持。

技術(shù)研發(fā)人員：張廣會,董若言
受保護的技術(shù)使用者：杭州舜唐測控診斷技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22