淺談SIS系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用與發(fā)展

佟童

摘 要 隨著大型火電廠信息化和管理現(xiàn)代化的發(fā)展，一場全球化的“信息風(fēng)暴”悄然來襲，電力行業(yè)對信息化的依存度愈來愈高，人們希望通過優(yōu)化整合電廠資源，對生產(chǎn)力要素結(jié)構(gòu)和管理理念進(jìn)行改革，為電力生產(chǎn)、運(yùn)營規(guī)劃和實(shí)施提供一個內(nèi)部使用的功能強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)的管理平臺，這個平臺就是SIS，它將MIS與DCS之間架起一座橋梁，將傳統(tǒng)分離的管理系統(tǒng)和電廠自動化控制系統(tǒng)集成在一起。本文詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的主要功能、實(shí)施過程及其在電廠生產(chǎn)過程中所發(fā)揮的作用。

關(guān)鍵詞 火力發(fā)電廠 SIS電力優(yōu)化

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 SIS系統(tǒng)建設(shè)的目的及意義

火電廠SIS系統(tǒng)立足全廠生產(chǎn)實(shí)時系統(tǒng)，整合全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)，從而貫通生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)，形成“信息生產(chǎn)化”的特色，緊貼電廠生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)際過程，為指導(dǎo)電力生產(chǎn)服務(wù)、為管理的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、客觀、統(tǒng)一化服務(wù)，使系統(tǒng)成為全廠生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)平臺、節(jié)能降耗平臺、生產(chǎn)管理應(yīng)用平臺，成為“兩化融合”的窗口。

2 SIS系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用

2.1生產(chǎn)過程監(jiān)視與回放

該功能是基于廠級的SIS系統(tǒng)，集成了全廠所有機(jī)組、車間、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對這些參數(shù)的監(jiān)視，并且能夠以系統(tǒng)圖、趨勢圖、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等方式表現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、各個機(jī)組效率、公用系統(tǒng)及主要輔機(jī)出力與能耗等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。顯示的實(shí)時數(shù)據(jù)均是動態(tài)的，系統(tǒng)管理員可以根據(jù)數(shù)據(jù)的變化從而判斷傳輸接口是否通信正常，而生產(chǎn)技術(shù)人員和管理人員則可以在辦公室了解整個生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)施狀況，包括生產(chǎn)工藝流程使、設(shè)備報(bào)警狀態(tài)等，從而便于及時發(fā)現(xiàn)問題，快速進(jìn)行調(diào)整。

2.2廠級和機(jī)組級性能計(jì)算

根據(jù)電力行業(yè)性能計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，利用數(shù)值計(jì)算引擎，對面向具體設(shè)備、系統(tǒng)、機(jī)組搭建的性能數(shù)學(xué)模型模塊進(jìn)行在線計(jì)算，量化其各項(xiàng)性能參數(shù)，從而達(dá)到性能監(jiān)測的目的，并且提供相應(yīng)的手段對機(jī)組進(jìn)行性能優(yōu)化。將當(dāng)前性能參數(shù)與基于數(shù)學(xué)仿真模型計(jì)算所得到理想的性能指標(biāo)進(jìn)行對比，給出每項(xiàng)偏差造成的損失，指導(dǎo)應(yīng)采取的運(yùn)行或維護(hù)措施，以達(dá)到期望的性能狀態(tài)。

該功能使邏輯計(jì)算流程組態(tài)化，方便競賽指標(biāo)的追蹤溯源。將SIS系統(tǒng)應(yīng)用功能計(jì)算所需的一次測點(diǎn)（即原始測點(diǎn)），經(jīng)過多選一實(shí)現(xiàn)取平均、取最小、取最大、取中值等邏輯判斷功能，從而生成二次測點(diǎn)參與計(jì)算，提高了計(jì)算的可靠性。性能計(jì)算主要包括7項(xiàng)，分別為：廠級性能、鍋爐性能、汽機(jī)性能、加熱器性能、凝汽器性能、空預(yù)器性能、脫硫性能。

2.3機(jī)組耗差與經(jīng)濟(jì)性分析

為了讓運(yùn)行人員和管理人員了解和知道當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和在操作上和設(shè)備上存在的問題和解決問題的方向，必須對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)分析，才能清楚地知道在整個機(jī)組復(fù)雜系統(tǒng)中各項(xiàng)單個設(shè)備、運(yùn)行參數(shù)的偏差而帶來的能耗增加，才能做到解決問題“有的放矢”。

經(jīng)濟(jì)性分析和優(yōu)化的目的是降低機(jī)組運(yùn)行可控?fù)p失，改進(jìn)機(jī) 組熱耗。其方法為將主要可控參數(shù)的實(shí)時狀態(tài)參數(shù)與其目標(biāo)值進(jìn)行計(jì)算、比較、分析。這些可控參數(shù)由用戶根據(jù)生產(chǎn)過程的需要進(jìn)行選擇，并能夠人為地加以控制和調(diào)節(jié)。目標(biāo)值 的計(jì)算主要基于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、性能試驗(yàn)、運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)等信息，利用數(shù)學(xué)仿真模型計(jì)算得到。這些信息可以由用戶配置且在權(quán)限許可條件下進(jìn)行修改?？煽貐?shù)對熱耗率的影響由實(shí)際值與目標(biāo)值的偏差計(jì)算得到，常稱為耗差分析。當(dāng)耗差超出允許范圍的損失，系統(tǒng)可以根據(jù)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)工具診斷造成大偏差的原因，并給出可供選擇的操作指導(dǎo)建議。

耗差分析能夠基于機(jī)組性能計(jì)算指出實(shí)際性能值與目標(biāo)性能值之間的偏差以及導(dǎo)致這個偏差的原因和參數(shù)，分析出偏差產(chǎn)生的原因和改進(jìn)的措施，協(xié)助運(yùn)行人員通過調(diào)節(jié)控制設(shè)備來減小這些偏差，以使機(jī)組運(yùn)行在最佳狀態(tài)。耗差分析子系統(tǒng)可以按鍋爐、汽機(jī)、電氣三類，分別顯示各專業(yè)的指標(biāo)實(shí)時值、目標(biāo)值、耗差值；可以按可控耗差、不可控耗差進(jìn)行分類顯示；運(yùn)行可控耗差所涉及的指標(biāo)應(yīng)納入指標(biāo)競賽，不可控耗差作為機(jī)組檢修和技術(shù)改造前后的對標(biāo)檢驗(yàn)指標(biāo)。

2.4優(yōu)化運(yùn)行與調(diào)控操作指導(dǎo)

對于提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)對運(yùn)行操作人員尤其是經(jīng)驗(yàn)不足的操作人員提供有效的指導(dǎo)性操作方法。由于機(jī)組參數(shù)的優(yōu)化和操作指導(dǎo)是對鍋爐、汽機(jī)、電氣、化學(xué)、熱控、環(huán)保等專業(yè)技術(shù)的集成，是一項(xiàng)針對性非常強(qiáng)的技術(shù)，所設(shè)計(jì)的模塊和內(nèi)容必須應(yīng)具有豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合才能達(dá)到真正的效果，否則將成為“空中閣樓”。

在本機(jī)組運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化及調(diào)整操作指導(dǎo)設(shè)計(jì)時，本著實(shí)用、可操作的原則，結(jié)合機(jī)組全面性優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果和運(yùn)行歷史進(jìn)程數(shù)據(jù)，盡可能最大限度提高機(jī)組的運(yùn)行效率，目前本功能設(shè)計(jì)有三項(xiàng)主要功能：運(yùn)行方式操作指導(dǎo)、優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo)曲線、優(yōu)化參數(shù)列表。

2.5同步運(yùn)行績效監(jiān)管與指標(biāo)考核

同步運(yùn)行績效監(jiān)管與指標(biāo)考核是對全廠生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)與耗差分析計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、統(tǒng)計(jì)分析，按電廠要求進(jìn)行數(shù)據(jù)組合和計(jì)算生成報(bào)表，同步形成機(jī)組和全廠運(yùn)行績效及指標(biāo)競賽報(bào)表，并可轉(zhuǎn)成Excel格式顯示和打印，也可通過WEB方式發(fā)布以供查詢。

指標(biāo)是“同步績效”的主要分析維度。指標(biāo)績效得分由基準(zhǔn)分和附加分組成?；鶞?zhǔn)分根據(jù)參數(shù)耗差制定，附加分由管理員根據(jù)機(jī)組具體情況確定。指標(biāo)累計(jì)得分采用時段均分形式，不采用累加形式，并在同幅頁面中列出本班和其它班組的月度得分，以便對比。各指標(biāo)具備參賽、退賽功能。同步績效頁面中各參數(shù)具備鏈接到對應(yīng)關(guān)聯(lián)畫面的功能。

該功能體現(xiàn)了運(yùn)行績效監(jiān)管與指標(biāo)考核在企業(yè)內(nèi)部的閉環(huán)管理，將業(yè)績以指標(biāo)的形式量化，實(shí)現(xiàn)“用指標(biāo)評價企業(yè)，用業(yè)績考核企業(yè)”的目標(biāo)。指標(biāo)考核包括了安全性考核、經(jīng)濟(jì)性考核、機(jī)組啟?？己恕?/p>

2.5.1安全性考核

安全性考核的主要任務(wù)就是保證機(jī)組安全可靠的穩(wěn)定運(yùn)行，盡量保證機(jī)組在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行。機(jī)組在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，安全可靠而且效率高。但是在實(shí)際運(yùn)行中，由于電網(wǎng)負(fù)荷的波動、燃料品質(zhì)的變化、供熱負(fù)荷的增減等原因，機(jī)組常偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，影響機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)的變化，致使機(jī)組運(yùn)行的安全性降低。這時運(yùn)行人員必須用調(diào)整手段來保證機(jī)組的相關(guān)參數(shù)在允許值范圍內(nèi)波動。

安全性考核的關(guān)鍵就是準(zhǔn)確及時的捕獲到影響機(jī)組安全運(yùn)行的各種參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，并以只讀的方式實(shí)時的反饋給運(yùn)行人員進(jìn)行調(diào)整，同時保存歷史記錄以便管理人員進(jìn)行考核。安全性考核的參數(shù)值和設(shè)備狀態(tài)通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫，實(shí)時采集數(shù)據(jù)并自動保存歷史記錄，同時根據(jù)參數(shù)上下限值自動判斷越限情況，根據(jù)邏輯組態(tài)判斷設(shè)備異常。

2.5.2經(jīng)濟(jì)性考核

經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)考核競賽的中心內(nèi)容就是要求運(yùn)行人員以機(jī)組供電成本最低為目標(biāo)，及時動態(tài)調(diào)控機(jī)組運(yùn)行方式和運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，把供電成本作為評價機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的綜合指標(biāo)，更加直接地體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的與發(fā)電公司的經(jīng)營利潤目標(biāo)的一致性。

2.5.3機(jī)組啟?？己?/p>

機(jī)組啟?？己酥荚跍p少開機(jī)用油量、耗電量，降低開機(jī)成本，其考核的內(nèi)容主要由開機(jī)時間、耗油量、耗電量三項(xiàng)構(gòu)成，同時區(qū)分冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)。而耗油量和耗電量根據(jù)啟動時間實(shí)時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，或人工抄表錄入。

2.5.4發(fā)電計(jì)劃考核

對發(fā)電計(jì)劃的考核分為兩方面：

（1）日發(fā)電負(fù)荷不合格點(diǎn)數(shù)的考核。省電力調(diào)度通信中心能量管理系統(tǒng)每5分鐘或15分鐘為一個采樣點(diǎn)，全天288或96個采樣點(diǎn)。采樣到的各發(fā)電企業(yè)發(fā)電負(fù)荷實(shí)績與對應(yīng)的日發(fā)電負(fù)荷計(jì)劃曲線值比較，當(dāng)誤差超過€？%為不合格點(diǎn)（最大單機(jī)容量≤5萬千瓦的發(fā)電企業(yè)誤差標(biāo)準(zhǔn)為€？%）。

（2）發(fā)電量偏離計(jì)劃電量的考核。對超發(fā)電量和欠發(fā)電量進(jìn)行考核，同時區(qū)分不同的考核時段（高峰、腰荷、低谷）。

2.6 報(bào)表系統(tǒng)

報(bào)表支持自定義格式報(bào)表和固定格式報(bào)表，支持日、周、月、年報(bào)，支持人工錄入數(shù)據(jù)。支持?jǐn)?shù)值格式設(shè)定。支持當(dāng)期指標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時計(jì)算顯示。

3 SIS系統(tǒng)為火電廠帶來的效益

SIS系統(tǒng)是一個融實(shí)時監(jiān)控、優(yōu)化運(yùn)行、科學(xué)管理為一體的智能 系統(tǒng)，它的投運(yùn)勢必給電廠帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益，至少可以表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）減人增效，SIS系統(tǒng)可以代替部分人的工作，如對全廠以及運(yùn)行設(shè)備的記錄、分析、計(jì)算等。減少人工的統(tǒng)計(jì)工作量，企業(yè)管理人員和工程技術(shù)人員不再花費(fèi)大量時間進(jìn)行計(jì)算分析，而可以直接利用這些計(jì)算分析的結(jié)果來支持決策活動，使決策更加科學(xué)、合理。

（2）降低煤耗，SIS系統(tǒng)可根據(jù)全廠各臺機(jī)組主、輔設(shè)備的運(yùn)行狀況、性能、效率等綜合情況，在幾臺機(jī)組之間合理分配負(fù)荷，還可通過判斷鍋爐燃燒狀況，給DCS發(fā)出優(yōu)化指令，使鍋爐燃燒在最佳狀態(tài)。

（3）降低廠用電，SIS系統(tǒng)可優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式，通過對全廠水、電的合理分配，有效地降低廠用電。

（4）降低維修費(fèi)用和檢修成本，SIS系統(tǒng)能根據(jù)主機(jī)和主要輔機(jī)的運(yùn)行狀況，給檢修提供指導(dǎo)性意見，做到合理安排生產(chǎn)和檢修，節(jié)約大量的設(shè)備維護(hù)資金和停機(jī)檢修時間。

4 SIS系統(tǒng)的發(fā)展前景

隨著我國電力裝機(jī)容量的不斷增大、電力市場競爭機(jī)制的出現(xiàn)和電力體制改革的不斷深入，“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”已成為現(xiàn)實(shí)，現(xiàn)代化電廠所承受的競爭壓力較以往更加沉重，發(fā)電廠成為獨(dú)立的發(fā)電實(shí)體。這些必然給整個能源市場帶來巨大沖擊，使競爭更加激烈。SIS系統(tǒng)的出現(xiàn)使全廠各控制系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，從以往僅局限于保證工藝系統(tǒng)的安全、正常運(yùn)行的舊模式，逐步走向通過優(yōu)化控制和加強(qiáng)管理使整個電廠運(yùn)行保持在最佳、最穩(wěn)定、最經(jīng)濟(jì)的新模式。SIS系統(tǒng)的建設(shè)必然能提高電廠的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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