火電機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)的研究與開發(fā)

趙仕新

[摘 要]現(xiàn)階段火電機(jī)組大量運(yùn)行數(shù)據(jù)還依靠移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行傳送，當(dāng)火電機(jī)組出現(xiàn)停運(yùn)等重大事故后，相關(guān)信息系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)事后查詢而無法對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析，這導(dǎo)致火電機(jī)組各種運(yùn)行數(shù)據(jù)無法得以有效利用。在此種背景下，當(dāng)火電機(jī)組處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，利用運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)來進(jìn)行在線性能評(píng)價(jià)和熱經(jīng)濟(jì)性分析，從而指導(dǎo)火電機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行和安全生產(chǎn)就具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[關(guān)鍵詞]火電機(jī)組；運(yùn)行優(yōu)化；性能評(píng)價(jià)；操作指導(dǎo)

中圖分類號(hào)：TM621.3；TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）05-0259-01

1.火電機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

根據(jù)火電機(jī)組的運(yùn)行現(xiàn)狀和運(yùn)行操作的實(shí)際需求，本文構(gòu)建了如圖1所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)由如下幾個(gè)功能模塊構(gòu)成：

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)處理

具體包括：①性能評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)修正和在線校驗(yàn)。在對(duì)火電機(jī)組進(jìn)行性能評(píng)價(jià)時(shí)，原始測(cè)量數(shù)據(jù)中存在隨機(jī)分布的測(cè)量誤差，此時(shí)需要通過對(duì)原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和校驗(yàn)來避免計(jì)算過程中的不平衡；②性能評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性的驗(yàn)證。要將火電機(jī)組的性能評(píng)價(jià)結(jié)果與同外部條件下的性能試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比內(nèi)容包括鍋爐效率、排煙損失、高壓缸效率、汽機(jī)熱耗、中壓缸效率等。

由于數(shù)據(jù)預(yù)處理沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，只能根據(jù)數(shù)據(jù)分析和業(yè)務(wù)需求來選擇相關(guān)的處理技術(shù)，因此一般會(huì)用到多種預(yù)處理技術(shù)，而且對(duì)每種處理之后的效果做些分析對(duì)比。例如在計(jì)算機(jī)組熱耗率時(shí)，主汽流量的值是保證性能評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵，但現(xiàn)場(chǎng)只能準(zhǔn)確測(cè)量給水流量；采用流量噴嘴（或孔板）方案測(cè)量主蒸汽流量，方法簡(jiǎn)單但會(huì)造成節(jié)流損失，對(duì)大機(jī)組而言，該損失已不容忽視。最簡(jiǎn)便的數(shù)據(jù)校核方法是根據(jù)直接測(cè)量得到進(jìn)入汽輪機(jī)的主蒸汽流量，并在運(yùn)行表計(jì)值的基礎(chǔ)上再做壓力和溫度的修正，然后計(jì)算求得主蒸汽流量。

（2）性能評(píng)價(jià)和耗差分析

具體包括：①性能評(píng)價(jià)。對(duì)鍋爐、凝汽器、汽輪機(jī)、空預(yù)器和加熱器等進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，從而對(duì)機(jī)組各主輔設(shè)備的效率等性能參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；②工況尋優(yōu)。采用動(dòng)態(tài)尋優(yōu)的方式來對(duì)能耗分析目標(biāo)值進(jìn)行確定；③耗差分析。耗差分析（在線能損分析）給出了機(jī)組能量損失的分布情況和大小，是提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的核心技術(shù)，通過將實(shí)際計(jì)算的可控參數(shù)與期望值進(jìn)行對(duì)比分析，獲得因參數(shù)偏離目標(biāo)值所造成的煤耗損失。通過耗差分析，將原來不可見的能量損失和設(shè)備損耗全部量化，并直觀地呈現(xiàn)出來，運(yùn)行人員可以及時(shí)了解到運(yùn)行機(jī)組的實(shí)際狀態(tài)，經(jīng)過不斷的調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)使得機(jī)組的運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)工況，同時(shí)降低可控成本，提高機(jī)組效率，最終降低機(jī)組的供電煤耗。

（3）在線操作指導(dǎo)

在不同運(yùn)行工況下，在線操作指導(dǎo)給出機(jī)組運(yùn)行參數(shù)應(yīng)達(dá)值和實(shí)際值對(duì)比優(yōu)化曲線、機(jī)組運(yùn)行參數(shù)與負(fù)荷優(yōu)化運(yùn)行曲線，進(jìn)而指導(dǎo)運(yùn)行。通過查看機(jī)組運(yùn)行參數(shù)應(yīng)達(dá)值和實(shí)際值對(duì)比優(yōu)化曲線，可以幫助生產(chǎn)管理人員了解每一指標(biāo)距離最優(yōu)值的變化發(fā)展情況，這樣可以促進(jìn)運(yùn)行人員控制水平的提高；另外，通過在線監(jiān)測(cè)某些指標(biāo)，尤其是不可控耗差指標(biāo)持續(xù)大幅度的偏離目標(biāo)曲線，有可能表示設(shè)備的運(yùn)行水平在下降，需要為該設(shè)備安排檢修，從而為機(jī)組的檢修提供科學(xué)依據(jù)。

與傳統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)不同，本系統(tǒng)提供基于歷史最優(yōu)模式的智能運(yùn)行操作指導(dǎo)，系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)負(fù)荷、當(dāng)前煤質(zhì)情況、結(jié)合環(huán)境溫度，給出調(diào)整的最佳目標(biāo)狀態(tài)，并跟蹤這種狀態(tài)是否達(dá)到或接近最佳運(yùn)作模式，運(yùn)行人員依據(jù)最優(yōu)操作模式明確知道該調(diào)整哪里，如何進(jìn)行調(diào)整。

（4）統(tǒng)計(jì)報(bào)表

通過對(duì)PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、人工錄入以及其他生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入等接口，統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)和報(bào)表的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和分析，從而獲得火電企業(yè)不同部門、不同層次的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為整個(gè)企業(yè)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支撐。該模塊可以實(shí)現(xiàn)的報(bào)表很多，例如為企業(yè)節(jié)能提供年度節(jié)能報(bào)表、火電機(jī)組能耗指標(biāo)匯總表、入爐煤月加權(quán)統(tǒng)計(jì)報(bào)表等；為企業(yè)運(yùn)行提供電量報(bào)表、水煤油統(tǒng)計(jì)報(bào)表等；為企業(yè)環(huán)保提供減排月報(bào)、煙氣處理設(shè)施停運(yùn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)、廢水報(bào)表等。

（4）系統(tǒng)管理

通過設(shè)置靈活的權(quán)限管理、用戶管理和系統(tǒng)配置，系統(tǒng)管理功能能夠根據(jù)火電企業(yè)的實(shí)際需求，設(shè)定各個(gè)功能模塊的用戶訪問權(quán)限，從而切實(shí)提供系統(tǒng)的安全性。具體說來：①用戶管理。用戶管理主要包括注冊(cè)用戶、用戶分組和用戶管理，其中注冊(cè)用戶需要填寫的信息包括登錄賬號(hào)、用戶真實(shí)姓名、6位及以上登錄密碼、用戶身份及用戶分組、E-mail等，填寫完整后提交進(jìn)行注冊(cè)；用戶分組是對(duì)用戶組執(zhí)行建立、修改、刪除及排序等操作；用戶管理主要是管理用戶的注冊(cè)和授權(quán)信息，也可以對(duì)用戶執(zhí)行刪除操作；②權(quán)限管理。權(quán)限管理的角色管理定義了系統(tǒng)中的不同用戶角色，分別屬于不同的分組；分組管理負(fù)責(zé)為不同角色進(jìn)行分組管理，不同角色組有著不同的權(quán)限；權(quán)限列表列出了系統(tǒng)中定義的12個(gè)權(quán)限名稱、標(biāo)識(shí)和說明及排列順序，可以對(duì)其執(zhí)行編輯和刪除操作；③系統(tǒng)配置。系統(tǒng)配置的系統(tǒng)日志，主要負(fù)責(zé)記錄用戶登錄的相關(guān)信息；系統(tǒng)設(shè)定包含三個(gè)配置項(xiàng)，其中InitRolelD是用戶在注冊(cè)時(shí)的默認(rèn)角色編號(hào)，InitGroupro是用戶在注冊(cè)時(shí)的默認(rèn)用戶組，IsVerifyUser是用戶在注冊(cè)時(shí)是否啟用考核；模塊管理負(fù)責(zé)將各應(yīng)用模塊的畫面按照一定的組織結(jié)構(gòu)顯示在屏幕上。

2.火電機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)的總體性能指標(biāo)

系統(tǒng)的總體性能指標(biāo)如下：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送時(shí)間≤3s，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間≥15年，性能評(píng)價(jià)精度≤±1%，性能評(píng)價(jià)周期為5min，系統(tǒng)允許最大客戶端個(gè)數(shù)為無限個(gè)。

3.結(jié)語

通過建立熱力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)可以對(duì)火電機(jī)組的熱力參數(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)熱力參數(shù)分析結(jié)果，給出指標(biāo)體系中對(duì)火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響較大的關(guān)鍵指標(biāo)的分析建議，從而指導(dǎo)運(yùn)行人員優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中存在的問題，提高火電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

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