燃煤機組能耗量化分析系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計

褚云山，邵 毅，宋勝軍，張連旭，王洪凱

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

我國還屬于發(fā)展中國家，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，在節(jié)能減排上面臨著巨大壓力。為了落實《國務院辦公廳關(guān)于印發(fā)能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020年)的通知》要求，堅持“節(jié)約、清潔、安全”的戰(zhàn)略方針，對已投產(chǎn)的老舊燃煤機組進行節(jié)能減排升級改造和優(yōu)化運行。通知還要求現(xiàn)役600 MW(風冷機組除外)及以上機組力爭5年內(nèi)供電煤耗降至300 g/kWh標準煤左右。

燃煤機組能耗量化分析系統(tǒng)可以為火力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)管理和科學決策提供及時、準確、全面的數(shù)據(jù)，是為企業(yè)提供具備在線監(jiān)測機組經(jīng)濟指標及煤耗偏差、優(yōu)化機組運行方式、熱經(jīng)濟性故障診斷功能的實用平臺[1]。燃煤機組能耗量化分析系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機組主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)和能耗指標的實時上傳并建立數(shù)據(jù)庫，滿足上級管理機關(guān)的在線監(jiān)控和日常管理，這不僅符合生產(chǎn)管理信息化的發(fā)展趨勢，也為發(fā)電集團的信息化體系建設(shè)提供了有效支撐[2]。

1 能耗量化分析系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

a.硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的主體網(wǎng)絡架構(gòu)采用以太網(wǎng)交換機構(gòu)成主干網(wǎng)絡，便于擴展，主要包括隔離機1臺，運算服務器1臺，根據(jù)需要不同靈活配置[6]。由于火電集團對DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡安全要求，系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要來自SIS系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫；本系統(tǒng)通過OPC通信接口從SIS網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)，由能耗在線分析系統(tǒng)計算站運算后，存入實時工業(yè)庫中，采用OPC通信將計算結(jié)果上傳到SIS系統(tǒng)eDNA數(shù)據(jù)庫[7-8]，并且映像到MIS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫。MIS系統(tǒng)中的用戶可以在自己的計算機中通過瀏覽器看到與計算站相同的流程畫面與實時數(shù)據(jù)，具體網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖1所示。

b.組態(tài)軟件。該系統(tǒng)采用組態(tài)王6.53版本，具有較強適應性、擁有標準化數(shù)據(jù)接口、與其他系統(tǒng)軟件交互方便、功能模塊可擴展、經(jīng)濟好等優(yōu)點。該系統(tǒng)劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)模塊計算、數(shù)據(jù)管理3個層次結(jié)構(gòu)。其中數(shù)據(jù)模塊計算利用采集機組實時數(shù)據(jù)進行計算，將計算結(jié)果上傳到數(shù)據(jù)管理層展示給用戶。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成

a.數(shù)據(jù)采集模塊。通過OPC通信接口從SIS網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫中獲取現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進行實時濾波、均值計算等數(shù)據(jù)處理，為計算模塊提供實時、準確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

b.鍋爐計算模塊。主要由6部分組成：入爐煤質(zhì)特性計算[3-4]；鍋爐熱效率計算[5]；空氣預熱器漏風率計算；尾部煙道受熱面污染程度評估；鍋爐主要輔機電耗計算；鍋爐主要參數(shù)偏差對機組煤耗影響計算。

c.汽機計算模塊。主要由4部分組成：水和水蒸氣性質(zhì)函數(shù)；汽輪機熱耗率、發(fā)供電煤耗計算；各項小指標計算；各項效指標對經(jīng)濟性影響計算。

d.全廠及輔助功能模塊。主要由4部分組成：全廠經(jīng)濟性指標計算；可控指標偏差；機組運行工況對比功能；歷史數(shù)據(jù)及報表。

e.尋優(yōu)模塊。自動尋優(yōu)工況對比功能是本系統(tǒng)最重要的功能之一，當機組運行在某一負荷段時，系統(tǒng)會自動查詢并顯示出歷史運行最佳工況的主要運行參數(shù)，直觀顯示出當前工況和歷史尋優(yōu)工況主要運行參數(shù)和各項計算結(jié)果之間的差距，計算出影響機組能耗各個因素的影響幅度，找到當前的主要問題，為運行人員操作提供明確的指導。

f.性能參數(shù)分析界面。包括：入爐煤質(zhì)特性參數(shù)畫面；鍋爐熱效率畫面(如圖2所示)；空氣預熱器漏風率畫面；空氣預熱器漏風率畫面；鍋爐主要輔機電耗畫面；鍋爐主要參數(shù)對機組煤耗影響畫面；汽輪機熱耗率及缸效率畫面；加熱器狀態(tài)畫面；軸封系統(tǒng)狀態(tài)畫面；減溫水畫面；全廠經(jīng)濟性畫面，如圖3所示報表生成顯示畫面。

2 系統(tǒng)特點

實時準確監(jiān)測鍋爐熱效率、機組熱耗率、廠用電率、發(fā)供電煤耗、主要經(jīng)濟小指標等能耗參數(shù)；自動判斷機組是否供熱，并實時啟動供熱性能計算模塊，計算出供熱量、供熱比、熱電比、供熱煤耗等指標[9]；實時量化分析當前主要經(jīng)濟小指標對煤耗的影響幅度；自動記錄和更新不同負荷段歷史最低能耗工況的主要運行參數(shù)和經(jīng)濟指標，并與當前工況進行對比分析，為運行人員進行優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)；對重要熱力設(shè)備(加熱器等)運行狀況進行在線評估，為運行和檢修人員提供參考；對鍋爐尾部受熱面的污染程度進行實時評估，為運行人員進行吹灰操作提供依據(jù)；對重要運行參數(shù)進行實時監(jiān)視，當超出規(guī)程要求時提供報警；自動生成系統(tǒng)主要參數(shù)的日報表和月報表，以及不同運行班組當月累計報表，為電廠的日常生產(chǎn)統(tǒng)計和管理提供有效手段；系統(tǒng)網(wǎng)絡安全可靠，并采用多種手段與DCS進行隔離，確保對DCS不產(chǎn)生任何影響；實現(xiàn)電廠局域網(wǎng)范圍內(nèi)的實時訪問，方便各級生產(chǎn)和管理人員監(jiān)測[10]。

3 結(jié)束語

基于煤質(zhì)在線測量技術(shù)的機組能耗量化分析系統(tǒng)，可以為運行人員、檢修人員和生產(chǎn)管理人員提供全面的能耗數(shù)據(jù)和分析，指導開展相應的運行優(yōu)化和設(shè)備檢修工作，從而大幅提高機組運行的經(jīng)濟性。預計投入運行后可以使全年鍋爐平均熱效率提高0.5%～1%，全年汽輪機平均熱耗率下降0.5%～1%，機組煤耗下降1%～2%。