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摘要： 提高效益已逐渐成为每一个企业的目标，而性能监测可对生产过程进行全面的经济分析。可以精确地、动态地反映出企业的经济效益状况。
本文设计的燃气-蒸汽联合循环在线性能监测软件系统利用DELPHI和SQL Server作为开发工具，实现了在线监测与性能分析，可实时指导火电厂运行人员及时调整各项参数，使机组效率处于最佳状态，从而达到优化运行的目的。
关键词：在线监测，联合循环，燃气轮机
Abstract: to improve efficiency has become the goal of every enterprise, and performance monitoring can be carried out a comprehensive economic analysis of the production process. Can accurately, dynamically reflect the situation of the economic efficiency of enterprises.The design of the gas - steam combined cycle online performance monitoring software system by using DELPHI and SQL Server as the development tool, the analysis of the monitoring and performance of on-line, real-time guidance of power plant operation personnel in a timely manner to adjust the parameters, the efficiency of the generator is in the best state, so as to achieve the optimization goal.
Keywords: online monitoring, combined cycle, gas turbine
中图分类号： TK473文献标识码：A
一、 前言
火电厂的经济运行应包括两方面内容：运行平稳和热经济性好。前者要求机组系統组织方式合理可靠，后者要求随时对各项热经济指标进行监控分析，及时调整各项参数，使效率达到最佳状态。大型电站热力系统中设备多而复杂，许多设备处于高温、高应力条件下工作，发生异常或故障的概率较高。按传统的操作管理方式，运行人员无法清楚地掌握热力设备内部状况，只能根据制造厂或火电厂运行经验制定的规程运作，热力系统的经济性和安全性往往达不到要求，甚至发生严重事故。因此，研制以在线实时性能计算程序为基础的监测系统，并据此指导机组系统的运行具有极大现实意义和良好的经济效益。
联合循环机组同常规火电机组一样，在运行中会发生各种问题，影响机组的安全性和经济性。如机组出力减少、效率下降等。通常通过监测现场各种运行参数来判断机组的运行状况是电站工作人员解决机组运行问题的常用手段。但现场提供的数据毕竟是有限的，有一些参数目前尚无法测量，而且在联合循环机组中又无法准确判断各设备的某些热力性能(如出力)。因此，必须依靠有效的模拟计算方法，通过现场有限的已知参数得到未知参数，从而为整个机组的热力性能监测提供手段。通过模拟计算，可准确掌握轴上各设备的运行性能，解决运行中存在的问题。
本文以常规不补燃式燃气-蒸汽联合循环为研究对象，开发了针对这种联合循环机组的在线热力性能监测系统。
二、 联合循环性能监测软件开发及验证
联合循环系统热力计算的目的是计算出在某一工况时燃气和蒸汽部分各状态点的状态参数，从而求出压气机耗功、燃气透平膨胀功、燃气部分输出功和蒸汽部分输出功，由此确定整个系统的热经济性指标。无论是设计新型机组，或是设备改造，还是大修后做热力实验，需定量地比较机组的热经济性时，都需要做机组的热力计算。
图2-1 燃气－蒸汽联合循环热力系统示意图
C-燃气轮机的压气机；B-燃气轮机燃烧室；GT-燃气透平；HRSG-余热锅炉；G-发电机；ST- 蒸汽轮机；1-压气机进气点；2-压气机排气点；3-燃气透平进气点；4-燃气透平排气点；5-余热锅炉进气点； 6-余热锅炉排气点；6’-蒸汽轮机进汽点；7-蒸汽轮机末级排汽状态点。
图2-1为联合循环热力系统示意图，根据该系统的构成，联合循环的热力计算应包括燃气和蒸汽两大部分。主要计算方法是：在选定主要热力参数（如燃气透平进气温度、压比和蒸汽参数），并考虑到各种实际因素而取定一些系数后，采用按照实际流程逐点计算的方法。
2.1 监测软件各模块组成
软件基本模块组成见图2-2：
图2-2软件模块组成示意图
该系统有四个层次组成：第一个层次是实时测点数据库模块，其中的数据来源于电厂的实时检测数据，该模块是整个分析系统的基础；第二个层次是性能实时监测模块，该模块是联合循环机组运行性能实时监测与分析系统的核心部分，通过该模块完成对电厂性能的分析及评价；第三个层次为用户界面显示模块，操作人员可在此界面上观察分析机组在线热力性能计算结果；第四个层次为分析结果数据库，用于存储监测软件计算结果，以便于操作人员对数据进行分析。四个层次相互结合，从而构成了联合循环机组运行性能实时监测与分析系统。
2.2 监测软件精确性验证
以GE公司GE9351FA型燃气轮机组成的联合循环机组为例，该机组蒸汽系统为双压再热式，应用模拟计算的方法对该机组发电工况的设计数据进行了计算，
已知测点数据存储在实时测点数据库的表单中，见图2-3，监测软件计算结果界面见图2-4。
图2-3 实时测点数据库表单
图2-4监测软件计算结果界面
监测软件计算结果与机组设计值的比较见表2-2：
表2-2 计算值与设计值的比较
由上表可看出，本软件计算出来的联合循环性能参数的计算值与设计值之间的差距不大，具有一定的精确性。
2.3 监测软件实时性验证
在性能监测系统中，以10s的时间周期(该时间周期可以设定)，对热力系统的应测模拟量和数字量进行自动扫描测量，本文以GE公司9FA级机型机组GE9351FA（1996年， 255.6MW）设计值为基础，模拟出7组数据，用以验证在线监测软件的实时性，已知测点数据如图2-5，计算结果实时的存入结果数据库表单中，见图2-6。
图2-5 测点数据表单
图2-6 结果数据库表单
由此可知，该在线监测软件从测点数据库中取出数据进行计算的同时，也会将计算结果逐步的存入结果数据库中，并实时的用曲线图显示了联合循环热效率随时间的变化规律，从而让操作人员更好的了解设备运行状况，体现了监测系统计算的实时性，可以很好的完成联合循环机组的在线性能实时监测。
三、总结
本文通过对整个联合循环系统进行分析，根据系统的构成将其分为燃气部分和蒸汽部分，分别建立了理论模型，使用能量平衡的方法将这两部分耦合在一起，并分别建立了无补燃型的双压再热和三压再热式联合循环的理论模型。然后根据这个理论模型，考虑在实际过程中空气、燃气、水和水蒸汽热力性质随温度的变化和它们在系统流动过程中所造成的各种损失，对某些参数作了适当的简化，分别编制了燃气部分、蒸汽部分以及联合循环整体的运行参数计算程序。
本软件可从电厂控制系统取得实时数据存入实施测点数据库模块，再从该数据库中提取数据进行计算，最后将分析结果送到结果数据库中，同时通过用户界面程序实时显示计算结果，并将联合循环热效率随时间的变化规律用曲线图表示出来，以便操作人员查看，从而可以实时指导火电厂运行人员及时调整各项参数，使火电厂的效率处于最佳状态，从而达到优化运行的目的。
参考文献
[1]焦树建. 燃气-蒸汽联合循环的理论基础. 清华大学出版社. 2003
[2]林汝谋，金红光. 燃气轮机发电动力装置及应用. 中国电力出版社. 2004
[3]Omar Othman Badran. Gas-turbine performance improvements. Applied Energy， 1999， 263-273
[4]张蕾. 火电机组在线监测数学模型. 东南大学硕士学位论文. 2006
[5]任泽霈，蔡睿贤. 热工手册. 机械工业出版社. 2002
[6]刘志刚，刘咸定，赵冠春. 工质热物理性质计算程序的编制及应用. 北京：科学出版社. 1992
本文设计的燃气-蒸汽联合循环在线性能监测软件系统利用DELPHI和SQL Server作为开发工具，实现了在线监测与性能分析，可实时指导火电厂运行人员及时调整各项参数，使机组效率处于最佳状态，从而达到优化运行的目的。
关键词：在线监测，联合循环，燃气轮机
Abstract: to improve efficiency has become the goal of every enterprise, and performance monitoring can be carried out a comprehensive economic analysis of the production process. Can accurately, dynamically reflect the situation of the economic efficiency of enterprises.The design of the gas - steam combined cycle online performance monitoring software system by using DELPHI and SQL Server as the development tool, the analysis of the monitoring and performance of on-line, real-time guidance of power plant operation personnel in a timely manner to adjust the parameters, the efficiency of the generator is in the best state, so as to achieve the optimization goal.
Keywords: online monitoring, combined cycle, gas turbine
中图分类号： TK473文献标识码：A
一、 前言
火电厂的经济运行应包括两方面内容：运行平稳和热经济性好。前者要求机组系統组织方式合理可靠，后者要求随时对各项热经济指标进行监控分析，及时调整各项参数，使效率达到最佳状态。大型电站热力系统中设备多而复杂，许多设备处于高温、高应力条件下工作，发生异常或故障的概率较高。按传统的操作管理方式，运行人员无法清楚地掌握热力设备内部状况，只能根据制造厂或火电厂运行经验制定的规程运作，热力系统的经济性和安全性往往达不到要求，甚至发生严重事故。因此，研制以在线实时性能计算程序为基础的监测系统，并据此指导机组系统的运行具有极大现实意义和良好的经济效益。
联合循环机组同常规火电机组一样，在运行中会发生各种问题，影响机组的安全性和经济性。如机组出力减少、效率下降等。通常通过监测现场各种运行参数来判断机组的运行状况是电站工作人员解决机组运行问题的常用手段。但现场提供的数据毕竟是有限的，有一些参数目前尚无法测量，而且在联合循环机组中又无法准确判断各设备的某些热力性能(如出力)。因此，必须依靠有效的模拟计算方法，通过现场有限的已知参数得到未知参数，从而为整个机组的热力性能监测提供手段。通过模拟计算，可准确掌握轴上各设备的运行性能，解决运行中存在的问题。
本文以常规不补燃式燃气-蒸汽联合循环为研究对象，开发了针对这种联合循环机组的在线热力性能监测系统。
二、 联合循环性能监测软件开发及验证
联合循环系统热力计算的目的是计算出在某一工况时燃气和蒸汽部分各状态点的状态参数，从而求出压气机耗功、燃气透平膨胀功、燃气部分输出功和蒸汽部分输出功，由此确定整个系统的热经济性指标。无论是设计新型机组，或是设备改造，还是大修后做热力实验，需定量地比较机组的热经济性时，都需要做机组的热力计算。
图2-1 燃气－蒸汽联合循环热力系统示意图
C-燃气轮机的压气机；B-燃气轮机燃烧室；GT-燃气透平；HRSG-余热锅炉；G-发电机；ST- 蒸汽轮机；1-压气机进气点；2-压气机排气点；3-燃气透平进气点；4-燃气透平排气点；5-余热锅炉进气点； 6-余热锅炉排气点；6’-蒸汽轮机进汽点；7-蒸汽轮机末级排汽状态点。
图2-1为联合循环热力系统示意图，根据该系统的构成，联合循环的热力计算应包括燃气和蒸汽两大部分。主要计算方法是：在选定主要热力参数（如燃气透平进气温度、压比和蒸汽参数），并考虑到各种实际因素而取定一些系数后，采用按照实际流程逐点计算的方法。
2.1 监测软件各模块组成
软件基本模块组成见图2-2：
图2-2软件模块组成示意图
该系统有四个层次组成：第一个层次是实时测点数据库模块，其中的数据来源于电厂的实时检测数据，该模块是整个分析系统的基础；第二个层次是性能实时监测模块，该模块是联合循环机组运行性能实时监测与分析系统的核心部分，通过该模块完成对电厂性能的分析及评价；第三个层次为用户界面显示模块，操作人员可在此界面上观察分析机组在线热力性能计算结果；第四个层次为分析结果数据库，用于存储监测软件计算结果，以便于操作人员对数据进行分析。四个层次相互结合，从而构成了联合循环机组运行性能实时监测与分析系统。
2.2 监测软件精确性验证
以GE公司GE9351FA型燃气轮机组成的联合循环机组为例，该机组蒸汽系统为双压再热式，应用模拟计算的方法对该机组发电工况的设计数据进行了计算，
已知测点数据存储在实时测点数据库的表单中，见图2-3，监测软件计算结果界面见图2-4。
图2-3 实时测点数据库表单
图2-4监测软件计算结果界面
监测软件计算结果与机组设计值的比较见表2-2：
表2-2 计算值与设计值的比较
由上表可看出，本软件计算出来的联合循环性能参数的计算值与设计值之间的差距不大，具有一定的精确性。
2.3 监测软件实时性验证
在性能监测系统中，以10s的时间周期(该时间周期可以设定)，对热力系统的应测模拟量和数字量进行自动扫描测量，本文以GE公司9FA级机型机组GE9351FA（1996年， 255.6MW）设计值为基础，模拟出7组数据，用以验证在线监测软件的实时性，已知测点数据如图2-5，计算结果实时的存入结果数据库表单中，见图2-6。
图2-5 测点数据表单
图2-6 结果数据库表单
由此可知，该在线监测软件从测点数据库中取出数据进行计算的同时，也会将计算结果逐步的存入结果数据库中，并实时的用曲线图显示了联合循环热效率随时间的变化规律，从而让操作人员更好的了解设备运行状况，体现了监测系统计算的实时性，可以很好的完成联合循环机组的在线性能实时监测。
三、总结
本文通过对整个联合循环系统进行分析，根据系统的构成将其分为燃气部分和蒸汽部分，分别建立了理论模型，使用能量平衡的方法将这两部分耦合在一起，并分别建立了无补燃型的双压再热和三压再热式联合循环的理论模型。然后根据这个理论模型，考虑在实际过程中空气、燃气、水和水蒸汽热力性质随温度的变化和它们在系统流动过程中所造成的各种损失，对某些参数作了适当的简化，分别编制了燃气部分、蒸汽部分以及联合循环整体的运行参数计算程序。
本软件可从电厂控制系统取得实时数据存入实施测点数据库模块，再从该数据库中提取数据进行计算，最后将分析结果送到结果数据库中，同时通过用户界面程序实时显示计算结果，并将联合循环热效率随时间的变化规律用曲线图表示出来，以便操作人员查看，从而可以实时指导火电厂运行人员及时调整各项参数，使火电厂的效率处于最佳状态，从而达到优化运行的目的。
参考文献
[1]焦树建. 燃气-蒸汽联合循环的理论基础. 清华大学出版社. 2003
[2]林汝谋，金红光. 燃气轮机发电动力装置及应用. 中国电力出版社. 2004
[3]Omar Othman Badran. Gas-turbine performance improvements. Applied Energy， 1999， 263-273
[4]张蕾. 火电机组在线监测数学模型. 东南大学硕士学位论文. 2006
[5]任泽霈，蔡睿贤. 热工手册. 机械工业出版社. 2002
[6]刘志刚，刘咸定，赵冠春. 工质热物理性质计算程序的编制及应用. 北京：科学出版社. 1992