數(shù)字化電廠設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題分析

高青 孫華東

摘 要 數(shù)字化電廠就是將電廠運(yùn)行中的各種信息數(shù)字化，并在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐下實(shí)現(xiàn)電廠信息的順利輸送和信息的實(shí)時(shí)共享，數(shù)字化電廠的設(shè)計(jì)受到了高度關(guān)注與重視。文章對數(shù)字化電廠設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞 數(shù)字化;電廠;設(shè)計(jì);關(guān)鍵問題

1 數(shù)字化電廠內(nèi)涵及構(gòu)成

數(shù)字化電廠是一個(gè)復(fù)雜的體系，主要包括以下內(nèi)容：①對象數(shù)字化。電廠數(shù)字化的對象是工程，它能夠?qū)⒍S系統(tǒng)、三維模型以及各種成品文件或者設(shè)備資料等有機(jī)地聯(lián)系起來，從而形成統(tǒng)一的數(shù)字化信息系統(tǒng)，保證電廠信息化建設(shè)的順利進(jìn)行;②工程設(shè)備與裝置的數(shù)字化。在電廠工程設(shè)備和裝置數(shù)字化的過程中，工作人員要將現(xiàn)場總線技術(shù)、智能型儀表與各種配電裝置有效結(jié)合起來;③過程控制的數(shù)字化。這主要是指廠級和機(jī)組級的過程控制的數(shù)字化;④生產(chǎn)經(jīng)營與管理的數(shù)字化。這主要指電廠各種業(yè)務(wù)處理的數(shù)字化，通過對各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的加工、分析和研究，得出有利于生產(chǎn)經(jīng)營的決策。數(shù)字化電廠的運(yùn)行需要多種關(guān)鍵技術(shù)作為支撐。文章對我國數(shù)字化電廠的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析[1]。

2 數(shù)字化電廠的關(guān)鍵技術(shù)分析

在本部分中，文章從分散控制系統(tǒng)技術(shù)、監(jiān)控信息系統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)場總域控制技術(shù)等方面進(jìn)行分析。

2.1 分散控制系統(tǒng)技術(shù)

從總體上說，分散控制系統(tǒng)的控制能力較強(qiáng)，而操作技能簡單，能夠被普通技工所掌握，技術(shù)可靠性較高。就當(dāng)前來說，我國大部分中型或小型發(fā)電廠大都應(yīng)用分散控制系統(tǒng)，從而及時(shí)獲取火力發(fā)電廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，促進(jìn)監(jiān)控信息系統(tǒng)和總線控制系統(tǒng)作用的發(fā)揮。但是，就目前來說，在分散控制系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用過程中也存在不少問題：系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)有限，難以滿足大型發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作的有序開展，不利于發(fā)電廠自動控制作用的發(fā)揮。同時(shí)，這也會造成電力資源的浪費(fèi)。加之，每個(gè)電廠的分散控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)相互兼容，數(shù)據(jù)傳輸不通暢。

2.2 監(jiān)控信息系統(tǒng)技術(shù)

作為電力系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)，廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)形成的網(wǎng)絡(luò)平臺，它實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)字化電廠的優(yōu)化控制與生產(chǎn)管理過程等。它具有很多系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢：運(yùn)行速度快、空間容量大，提高了電力系統(tǒng)的可靠性。廠級監(jiān)控信息技術(shù)能夠分析廠級設(shè)備，能夠?qū)﹄姀S設(shè)備機(jī)組運(yùn)行過程中的故障進(jìn)行診斷和管理，并有效地預(yù)算機(jī)組設(shè)備的壽命等。當(dāng)然，目前廠級監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行過程中還存在很多不完善之處：系統(tǒng)的價(jià)格較高，影響電廠的經(jīng)濟(jì)效益;軟件的應(yīng)用不夠成熟，作用不能充分發(fā)揮出來。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電廠監(jiān)控信息系統(tǒng)技術(shù)也在不斷完善，這是個(gè)循序漸進(jìn)的過程。相關(guān)工作人員要積極吸收有益經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的完善發(fā)展。

2.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)技術(shù)

現(xiàn)場總線是用于過程自動化和制造自動化最底層的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互連的通信網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成。國際電工委員會IEC對現(xiàn)場總線的定義是“安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線”。運(yùn)用現(xiàn)場總線技術(shù)控制設(shè)備，目前納入現(xiàn)場總線控制范圍的主要設(shè)備有測量儀表和控制裝置，其中測量儀表主要包括：壓力變送器、差壓變送器、流量儀表、液位儀表、分析儀表等所有就地測量儀表;控制裝置包括：電動機(jī)、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動閥門、電磁閥和氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。數(shù)字化電站建設(shè)將在保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上合理擴(kuò)大現(xiàn)場總線應(yīng)用范圍[2]。

3 數(shù)字化電廠設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題

在數(shù)字化電廠的設(shè)計(jì)過程中必須注意數(shù)據(jù)的積累和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。

3.1 數(shù)據(jù)積累

大部分發(fā)電廠在設(shè)計(jì)時(shí)多為各個(gè)專業(yè)獨(dú)立設(shè)計(jì)完成，并通過提供資料的方式實(shí)現(xiàn)信息共享，數(shù)據(jù)的積累和共享方面存在很多問題。因此，在設(shè)計(jì)過程中，發(fā)電廠要注意建立完整統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，并將各種數(shù)據(jù)都輸入其中，從而將各種有益數(shù)據(jù)都積累起來，例如可以將SQL軟件或ORACLE軟件等應(yīng)用其中。另外，要積極開發(fā)軟件接口，將二維圖像、三維模型與相關(guān)設(shè)備參數(shù)等有效地結(jié)合起來，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速查詢。要加強(qiáng)不同電廠或者部門的專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，保證數(shù)據(jù)的唯一性。

3.2 重視數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)工作

首先，要做好現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。就當(dāng)前來說，鍋爐、發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)等都已經(jīng)采用了分散控制系統(tǒng)，但現(xiàn)場中還存在大量的模擬量信號，加之設(shè)備中還有很多診斷性的信息無法及時(shí)有效地傳達(dá)到控制系統(tǒng)中，給電廠的實(shí)際運(yùn)行造成了不便?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用不僅能夠高效地進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，還能用于部分單回路系統(tǒng)中，應(yīng)用范圍在逐漸擴(kuò)大;其次，做好計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的合計(jì)。數(shù)字化電廠中高層數(shù)據(jù)的傳輸主要是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的，這也是數(shù)字化電廠實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)手段。在設(shè)計(jì)過程中，工作人員要做好全面規(guī)劃，整合數(shù)據(jù)或者視頻網(wǎng)絡(luò)等，合理布線;再次，要重視二次開發(fā)利用。數(shù)字化電廠的設(shè)計(jì)過程中要高度重視數(shù)據(jù)的二次開發(fā)利用，要優(yōu)化軟件，并積極規(guī)劃更高級的軟件系統(tǒng);然后，要優(yōu)化軟件的設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該積極參與軟件優(yōu)化開發(fā)過程，要先確定現(xiàn)場優(yōu)化軟件所需要的相關(guān)信息，并保證這些信息能夠準(zhǔn)確上傳到數(shù)據(jù)庫之中，建立有效的數(shù)據(jù)模型;最后，管理層要做好總體規(guī)劃設(shè)計(jì)。數(shù)字化電廠的生產(chǎn)經(jīng)營與管理活動都是由專業(yè)的ERP軟件公司完成的。要保證數(shù)字化功能的完整性，做好總體規(guī)劃設(shè)計(jì)是十分重要的。

總之，數(shù)字化電廠的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工作，需要工作人員做好前期策劃，而后按照規(guī)劃有步驟地實(shí)施，才能夠取得預(yù)期目的，這也是每個(gè)電廠設(shè)計(jì)過程中面臨的重要任務(wù)之一。

4 結(jié)束語

數(shù)字化電廠的運(yùn)行從本質(zhì)上解決了火力發(fā)電廠管理粗放、能耗高、污染嚴(yán)重以及水平低下的問題，有利于實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠運(yùn)營和管理的現(xiàn)代化，提升電廠的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，數(shù)字化電廠的建設(shè)還可以提高電力資源的利用率，對于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。數(shù)字化電廠的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，需要發(fā)電廠建設(shè)單位、設(shè)計(jì)人員和各種信息化軟件公司的協(xié)調(diào)與配合。在設(shè)計(jì)前期相關(guān)人員要做好準(zhǔn)備工作，要重視各種關(guān)鍵技術(shù)的利用，完善數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，努力實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)積累與共享;要重視數(shù)據(jù)的二次利用，推動電廠全面數(shù)字化與信息化的實(shí)現(xiàn)。只有這樣，數(shù)字化電廠的設(shè)計(jì)才能收到預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 湯李婷.數(shù)字化電廠設(shè)計(jì)集成平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].上海：上海交通大學(xué)，2013.

[2] 馮柳.數(shù)字發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)軟件工具的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].沈陽：東北大學(xué)學(xué)報(bào)，2013.