本发明涉及火电厂监控保护，特别涉及一种基于实时监测传感器数据融合的火电厂直接空冷最佳背压值调节系统及其方法。
背景技术：
1、直接空冷系统是汽轮机的排汽通过粗大的排汽管道送到室外布置的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过散热器的外表面，将排汽冷却成水，凝结水再经凝结泵送回汽轮机的回热系统。直接空冷系统作为火力发电厂空冷系统主要系统之一，具有结构简单、节水量大等特点，其发展趋势是装机容量不断增大，并且在整个空冷机组中所占的比例也逐年增加，但其汽轮机运行背压范围较大，需要承受高背压工况，从而导致其效率低下。
2、中国专利申请cn114485203a公开了一种电厂空冷岛增容切换系统，其包括第一空冷机组、第二空冷机组和两列增容空冷凝汽器，增容空冷凝汽器的乏汽入口通过增容乏汽管与第二乏汽管连通，增容空冷凝汽器的凝结水出口通过增容凝结水管与第二凝结水管连通，增容空冷凝汽器的抽真空出口通过增容抽真空管与第二抽真空管连通；切换空冷凝汽器的乏汽入口通过乏汽切换管与第一乏汽管连通，切换空冷凝汽器的凝结水出口通过凝结水切换管与第一凝结水管连通，切换空冷凝汽器的抽真空出口通过抽真空切换管与第一抽真空管连通；采取对现有空冷机组进行增容(即增加换热面积)的改造措施，以降低汽轮机组的运行背压，提高发电厂机组运行经济性；但由于该专利申请实施工程量大，施工期长，具有隔离阀门出现问题不宜检修处理，真空泄漏点增加风险的缺点。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于实时监测传感器数据融合的火电厂直接空冷最佳背压值调节系统及其方法，通过在空冷凝汽器表面安装温度测量线缆获取温度场数据，并将温度场数据在服务器中处理后经通讯送至dcs控制器进行显示、报警及组态，能够基于温度场的数据及相关参数对空冷风机实现闭环控制，实现机组背压优化控制，具有提升直接空冷机组运行的安全性和经济性的特点。
2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种基于实时监测传感器数据融合的火电厂直接空冷最佳背压值调节系统，包括空冷凝汽器表面的每一列风室及翅片上设置的测温电缆1，所述测温电缆1与采集箱2中设置的端子排相连接，采集箱2的信号输出端与远程服务器3的信号输入端相连接，远程服务器3与plc控制器4双向信号连接，plc控制器4与dcs控制器5双向信号连接。
4、所述测温电缆1内设有若干个温度传感器，所述温度传感器将采集到的风室及翅片的温度信号输出至采集箱2。
5、所述采集箱2接收温度传感器输入的温度信号，将温度信号转化为数字信号并输出至远程服务器3。
6、所述远程服务器3收集采集箱2输入的数字信号，通过plc控制器4将数字信号输出至dcs控制器5，远程服务器3还能够接收plc控制器4、dcs控制器5输入的其他参数，通过大数据对比分析得出最佳背压值，并将最佳背压值对应的汽轮机组负荷、主汽压力、风机功率等参数通过plc控制器4将信号输出至dcs控制器5。
7、所述plc控制器4将风机控制的频率、转速等信号输出至dcs控制器5。
8、所述dcs控制器5接收plc控制器4输入的信号，能够显示、报警及组态，dcs控制器5输出端还与空冷冷却风机的变频器指令信号输入端相连接，用于控制空冷冷却风机运行。
9、一种基于实时监测传感器数据融合的火电厂直接空冷最佳背压值调节方法，包括以下步骤：
10、s1、采集箱2接收测温电缆1采集到的风室及翅片温度信号，将温度信号转化为数字信号并输出至远程服务器3；
11、s2、远程服务器3通过采集箱2获得风室及翅片温度，并通过dcs控制器5获得每一列风室内的风机在各个频率下的实际耗电功率以及汽轮机能耗参数；
12、s3、远程服务器3根据步骤s2获得的风机在各个频率下的实际耗电功率，求得风机功率与背压的关系，根据步骤s2获得的汽轮机功率参数，求得汽轮机功率与背压的关系；
13、s4、远程服务器3根据步骤s3获得的风机功率与背压的关系、汽轮机功率与背压的关系，通过汽轮机最佳背压值定义得出最佳背压值。
14、步骤s2所述的空冷凝汽器表面的每一列风室内的风机在各个频率下的实际耗电功率为：
15、
16、其中，ng、ni分别为风机群和单台风机的实际耗电功率，单位为kw；qvi为任意转速下风机风量，单位为m3/h；qv0为额定转速下风机风量，单位为m3/h；n0为额定转速下的风机功率，单位为kw；ρi、ρ0分别为实际空气密度和测试标定工况下的空气密度，单位为kg/m3。
17、步骤s3所述的汽轮机功率与背压的关系为：
18、δp＝d0(δh 02-δh 01)ηmηg/3.6
19、其中，δp为汽轮机功率增量，d0为主汽流量，δh 01为排汽焓改变对机组有效焓降的影响，δh 02为1号低压加热器抽汽量改变对做功量的影响，ηm、ηg分别为汽轮发电机组的机械效率和发电机效率；
20、机组背压变化对汽轮机做功的影响可分为两部分：δh 01和δh 02，
21、排汽焓改变对机组有效焓降的影响δh 01计算公式如下：
22、δh 01＝αn(h′c-hc)
23、其中，δh 01为排汽焓改变对机组有效焓降的影响；αn为汽轮机凝汽份额；h'c为工况改变时的排汽焓，单位为kj/kg；hc为额定工况的排汽焓，单位为kj/kg；
24、1号低压加热器抽汽量改变对做功量的影响δh 02的计算公式如下：
25、δh02＝αnn·δhn·ηc
26、其中，δh 02为1号低压加热器抽汽量改变对做功量的影响；αnn为通过1号低压加热器的凝结水份额；δhn为1号低压加热器的凝结水焓升；ηc为1号低压加热器在排汽压力变化后的抽汽效率。
27、步骤s4所述的汽轮机最佳背压值pc,op定义为：汽轮机排汽压力变化时，机组发电功率增量δpe与风机耗功功率增量δpfan之差最大时的排汽压力，公式如下：
28、pc,op＝max(δpe-δpfan)
29、其中，pc,op为当前工况下机组的最佳背压值，单位为kpa；δpe为当前工况下机组发电功率增量，单位为kw；δpfan为当前工况下风机耗电功率增量，单位为kw。
30、采用以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
31、本发明通过在测温电缆1内设有若干个温度传感器，能够全面监测翅片温度和环境温度，结合风机风量、空气密度、额定功率等参数，计算得到空冷凝汽器表面的每一列风室内的风机在各个频率下的实际耗电功率，具有能耗数据精确、实时的特点；再结合汽轮机原有的能耗，通过汽轮机功率与背压的关系模型，能够求得各个背压值和汽轮机功率之间的关系，通过汽轮机最佳背压值定义，准确得出最佳背压值。
32、本发明通过对背压设定值的优化来自动调整风机转速，在保证冬季空冷岛安全运行的前提下，将汽轮机组运行背压控制在合理范围内，降低了汽轮机组运行的成本。
1.一种基于实时监测传感器数据融合的火电厂直接空冷最佳背压值调节系统，其特征在于，包括空冷凝汽器表面的每一列风室及翅片上设置的测温电缆(1)，所述测温电缆(1)与采集箱(2)中设置的端子排相连接，采集箱(2)的信号输出端与远程服务器(3)的信号输入端相连接，远程服务器(3)与plc控制器(4)双向信号连接，plc控制器(4)与dcs控制器(5)双向信号连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测温电缆(1)内设有若干个温度传感器，所述温度传感器将采集到的风室及翅片的温度信号输出至采集箱(2)，采集箱(2)接收温度传感器输入的温度信号，将温度信号转化为数字信号并输出至远程服务器(3)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程服务器(3)收集采集箱(2)输入的数字信号，通过plc控制器(4)将数字信号输出至dcs控制器(5)，远程服务器(3)还能够接收plc控制器(4)、dcs控制器(5)输入的其他参数，通过大数据对比分析得出最佳背压值，并将最佳背压值对应的汽轮机组负荷、主汽压力、风机功率等参数通过plc控制器(4)将信号输出至dcs控制器(5)。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述plc控制器(4)将风机控制的频率、转速等信号输出至dcs控制器(5)。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述dcs控制器(5)接收plc控制器(4)输入的信号，能够显示、报警及组态，dcs控制器(5)输出端还与空冷冷却风机的变频器指令信号输入端相连接，用于控制空冷冷却风机运行。
6.基于权利要求1至5任一系统的一种基于实时监测传感器数据融合的火电厂直接空冷最佳背压值调节方法，其特征在于，包含以下实现步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤s2所述的空冷凝汽器表面的每一列风室内的风机在各个频率下的实际耗电功率为：
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤s3所述的汽轮机功率与背压的关系为：
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤s4所述的汽轮机最佳背压值pc,op定义为：汽轮机排汽压力变化时，机组发电功率增量δpe与风机耗功功率增量δpfan之差最大时的排汽压力，公式如下：
