一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统
本发明涉及一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统，包括喷雾模块、燃气轮机模块、燃气轮机控制器、站控监控服务器、喷雾冷却系统控制器和气象站。本申请通过第一降温温度或第一预计用水量，对喷雾模块进行双重监控，通过第一预计用水量保证用水量不超量，或者通过燃气轮机模块的进气温度降低第一降温温度后关闭喷水，避免过喷造成的影响。
发明专利
CN202311691908.7
2023-12-11
CN117646680A
2024-03-05
F02C7/141(2006.01)
国家石油天然气管网集团有限公司%管网集团(新疆)联合管道有限责任公司
肖旺;周登极;郭晓峰;沈登海;郝佳瑞;黄忠胜;黄大文
100013 北京市朝阳区东土城路5号A座6层08-10室;
北京轻创知识产权代理有限公司
孟仕杰
北京;11
1.一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统，其特征在于，包括：气象站、燃气轮机模块、燃气轮机控制器、站控监控服务器、喷雾冷却系统控制器和喷雾模块； 所述气象站，用于采集所述燃气轮机模块中燃气轮机进气道进气口的干球温度，并将所述干球温度发送至所述喷雾冷却系统控制器； 所述燃气轮机控制器，用于采集所述燃气轮机模块运行时的多个参数信号，并将多个所述参数信号发送至所述站控监控服务器； 所述站控监控服务器，用于根据多个所述参数信号确定所述燃气轮机模块中压气机流量的实时值，并将所述压气机流量的实时值发送至所述喷雾冷却系统控制器； 所述喷雾冷却系统控制器，用于根据所述干球温度确定对应的湿球温度，并根据所述干球温度和所述湿球温度之间的差值，确定所述燃气轮机模块的进气温度的第一预降温度；以及根据所述压气机流量的实时值和需要用水量的汽化潜热计算出达到所述湿球温度所需要消耗的第一预计用水量； 还用于控制所述喷雾模块喷出水雾以降低燃气轮机模块的进气温度，直到所述进气温度下降所述第一预降温度或喷水量达到所述第一预计用水量。 2.根据权利要求1所述的一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统，其特征在于，当所述站控监控服务器与所述喷雾冷却系统控制器连接异常时， 所述喷雾冷却系统控制器用于接收所述燃气轮机控制器发送的多个所述参数信号，并通过数据采集与平滑过程、控制变量计算过程和设定值平滑过程确定第二预降温度和第二预计用水量； 还用于控制所述喷雾模块喷出水雾以降低燃气轮机模块的进气温度，直到所述进气温度下降所述第二预降温度或喷水量达到第二预计用水量。 3.根据权利要求2所述的一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统，其特征在于，所述喷雾冷却系统控制器，具体用于： 对每个所述参数信号，通过连续采集预设个参数信号进行滑动平均法对数据作平滑处理，确定所述参数信号对应的目标值； 根据各个所述目标值，计算在喷雾后空气进入燃气轮机压气机达到100％相对湿度时压气机入口截面处的温度作为预降温度设定值，以及所需要消耗的水量作为预计降水量设定值； 根据所述预降温度设定值与燃气轮机压气机的实际进口温度之间的偏差，对所述预降温度设定值补偿偏差，确定降温目标量，以及根据所述预计用水量设定值与用水量实际值之间的偏差，对预计用水量设定值补偿偏差，确定用水量目标量； 分别对多个连续时间步内的所述降温目标量和用水量目标量进行平滑处理，确定降温目标量对应的第二预降温度，以及用水目标量对应的第二预计用水量。 4.根据权利要求3所述的一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统，其特征在于，所述喷雾冷却系统控制器，具体用于： 获取预设时间段内每个预设时间点所述预降温度设定值与燃气轮机压气机的实际进口温度构成第一控制偏差，将各个第一控制偏差按照预设的第一比例、第一积分和第一微分系数通过线性组合构成降温控制量； 通过降温控制量对预降温度设定值进行补偿偏差，确定降温目标量； 获取预设时间段内每个预设时间点所述预计用水量设定值与用水量实际值构成第二控制偏差，将各个第二控制偏差按照预设的第二比例、第二积分和第二微分系数通过线性组合构成用水量控制量； 通过用水量控制量对预计降水量设定值进行补偿偏差，确定用水量目标量。 5.根据权利要求3所述的一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统，其特征在于，所述喷雾冷却系统控制器，具体用于： 在连续的多个时间步内的任意相邻时间步，由输入值减去当前时间步的上个时间步内经过平滑后的输出值，并取所述输出值的绝对值为输出结果； 将所述输出结果与预设的平滑因子比较大小； 若输出结果小于或等于预设的平滑因子，则当前时间步内平滑后的输出值为下个时间步的所述输入值； 若输出结果大于预设的平滑因子，则判断输入值减去上个时间步内经过平滑后的输出值与零的大小，确定比较结果，并根据比较结果确定变化系数；以及当前时间步内平滑后的输出值为a＝b+c*d，其中，a表示当前时间步内平滑后的输出值，b表示上个时间步内经过平滑后的输出值，c表示变化系数，d表示平滑因子； 其中，若输入值为降温控制量，则连续预设个时间步中最后一个时间步内经过平滑后的输出值作为第二预降温度；若输入值为用水量控制量，则连续预设个时间步中最后一个时间步内经过平滑后的输出值作为第二预计用水量。 6.根据权利要求1-5任一项所述的一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统，其特征在于，所述站监控服务器上设置有接口程序、压气机流量计算模块、数据处理与容错模块以及数据库； 所述站监控服务器通过接口程序接收所述燃气轮机控制器采集的多个参数信号； 数据处理与容错模块，用于对采集的各个参数信号进行数据预处理，确定目标参数信号； 压气机流量计算模块，用于根据多个所述目标参数信号，确定压气机流量的实时值； 所述站监控服务器还通过接口程序将所述压气机流量的实时值传输给喷雾冷却系统控制器； 所述数据库中建立了传感器故障规则库，所述传感器故障规则库实时存储从燃气轮机控制器采集的多个参数信号的历史数据，以及压气机流量计算模块计算结果的历史数据。 7.根据权利要求6所述的一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统，其特征在于，所述数据处理与容错模块，用于对采集的各个参数信号进行降低噪声处理，得到每个参数信号对应的降噪信号，具体用于： 根据采集的多个所述参数信号，获取预设的一个小波并确定所述一个小波分解的预设层次； 选择一个阈值对预设层次中的每一层的高频系数进行阈值量化处理，确定每一层对应的目标高频系数； 对于预设层次的每一层，根据该层的小波分解的低频系数和每个所述目标高频系数，对每个所述参数信号进行小波重构； 将预设层次中最后一层重构后的每个所述参数信号作为降噪信号。 8.根据权利要求7所述的一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统，其特征在于，所述数据处理与容错模块，用于对每个所述降噪信号中错误数据进行剔除，确定清洗数据，具体用于： 基于各个所述历史数据建立传感器数据异常规则； 根据所述传感器数据异常规则对各个所述历史数据进行检验、筛选和识别，根据各个所述历史数据中异常数据在数据库中建立传感器数据异常规则库； 通过聚类分析，对当下时间测点的各个降噪信号与相邻时间测点的各个降噪数据的距离来进行检测，确定异常待检测数据； 判断所述异常待检测数据是否为传感器数据异常规则库中的数据，若所述异常待检测数据为所述传感器数据异常规则库中的数据，则删除对应的所述异常待检测数据，将其位置标记出来并报警； 将删除的异常待检测数据排除后，剩余的降噪信号作为清洗数据。 9.根据权利要求8所述的一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统，其特征在于，所述数据处理与容错模块，用于对清洗数据进行修正，确定目标参数信号，具体用于： 利用传感器数据异常规则进行测试、验证并修改建立长短时记忆网络神经网络模型； 利用各个历史数据建立数据集训练所述长短时记忆网络神经网络模型，同时根据模型输出结果和真实结果的误差和训练效率调节长短时记忆网络神经网络模型的结构，得到异常预测模型； 将各个所述清洗数据通过移动的时间窗口输入所述异常预测模型，确定每个清洗数据对应的目标预测异常数据； 将每个所述目标预测异常数据与对应的同时间的实际测量值进行比较，筛选出异常数据，并对异常数据进行修正； 将修正后的清洗数据和未出现异常数据的清洗数据作为目标参数信号。 10.根据权利要求9所述的一种管道燃气轮机喷雾冷却的用水量控制系统，其特征在于，所述数据处理与容错模块，具体用于： 将各个所述清洗数据通过移动的时间窗口输入异常预测模型，根据前N时间点的清洗数据推算出N+1时间的清洗数据，确定每个清洗数据对应的预测异常数据； 对于每个所述清洗数据，通过重复预测预设次的预测异常数据，并取预设次预测异常数据的平均值作为所述清洗数据对应的目标预测异常数据； 将每个所述目标预测异常数据与对应的N+1时间的实际测量值计算均方根误差； 若清洗数据对应的均方根误差不超过预设值，判断为所述清洗数据没有异常数据，将所述清洗数据作为目标参数信号； 若清洗数据对应的均方根误差超过预设值，则所述清洗数据为异常数据，将所述异常数据替换为目标预测异常数据，并将所述目标预测异常数据作为目标参数信号。