火力發(fā)電廠(chǎng)SIS系統(tǒng)解決方案

火力發(fā)電廠(chǎng)SIS系統(tǒng)解決方案北京華電博欣科技2004.7行業(yè)背景許多電廠(chǎng)還單純停留在分散管理，即車(chē)間級(jí)管理的模式；大多數(shù)分散控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)難以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保存；許多輔助決策性的問(wèn)題因?yàn)槭占坏饺嫱暾臄?shù)據(jù)，而無(wú)法得以解決；電廠(chǎng)建立了各式各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)也是非常分散獨(dú)立的。實(shí)現(xiàn)目的主要目的是：建立統(tǒng)一的信息平臺(tái)，為發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)管理提供有力的信息支持。及時(shí)地收集、整理各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)；分析數(shù)據(jù)，指導(dǎo)優(yōu)化機(jī)組的生產(chǎn)運(yùn)行；挖掘數(shù)據(jù)，為輔助決策提供有價(jià)值的信息。系統(tǒng)概述在硬件方面，用戶(hù)根據(jù)自己的需要選擇適宜的機(jī)型；軟件方面，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靈活組態(tài)，系統(tǒng)的功能由各模塊的功能分別實(shí)現(xiàn)。主要由七個(gè)模塊構(gòu)成：1、生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視模塊；2、廠(chǎng)級(jí)、機(jī)組性能計(jì)算模塊；3、設(shè)備壽命管理模塊；4、振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷模塊；5、全廠(chǎng)負(fù)荷優(yōu)化分配模塊；6、運(yùn)行指導(dǎo)優(yōu)化模塊；7、發(fā)電本錢(qián)分析模塊；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖功能模塊的根本邏輯關(guān)系：機(jī)組性能計(jì)算模塊熱力計(jì)算鍋爐參數(shù)循環(huán)汽/水系統(tǒng)參數(shù)凝汽器參數(shù)汽輪機(jī)參數(shù)性能指標(biāo)計(jì)算計(jì)算原理圖機(jī)組性能計(jì)算模塊[廠(chǎng)級(jí)性能指標(biāo)]發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率 供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率 發(fā)電廠(chǎng)熱效率 汽輪發(fā)電機(jī)組熱效率廠(chǎng)用電率 機(jī)組性能計(jì)算模塊[汽機(jī)性能]高壓缸相對(duì)內(nèi)效率中壓缸相對(duì)內(nèi)效低壓缸相對(duì)內(nèi)效率 [鍋爐性能]排煙熱損失 化學(xué)不完全燃燒損失機(jī)械不完全燃燒損散熱損失 灰渣熱損失 反平衡計(jì)算鍋爐效率

[空預(yù)器性能]A煙側(cè)效率B煙側(cè)效率A空氣側(cè)效率 B空氣側(cè)效率

機(jī)組性能計(jì)算模塊[加熱器性能]上端差下端差水側(cè)溫升

[凝汽器性能]端差過(guò)冷度冷卻水溫升

[其他性能]B燃料消耗量 Bj計(jì)算燃料消耗量補(bǔ)水率汽耗

機(jī)組性能計(jì)算模塊[耗差分析]主汽溫度-熱效率偏差 主汽壓力-熱效率偏差再熱溫度-熱效率偏差再熱壓力-熱效率偏差給水溫度-熱效率偏差凝汽壓力-熱效率偏差過(guò)剩空氣-熱效率偏差過(guò)熱減溫水流量-熱效率偏差再熱減溫水流量-熱效率偏差[費(fèi)用偏差]主汽溫度-費(fèi)用偏差 主汽壓力-費(fèi)用偏差再熱溫度-費(fèi)用偏差再熱壓力-費(fèi)用偏差給水溫度-費(fèi)用偏差凝汽壓力-費(fèi)用偏差過(guò)剩空氣-熱效率偏差過(guò)熱減溫水流量-費(fèi)用偏差再熱減溫水流量-費(fèi)用偏差〔性能計(jì)算應(yīng)在50%以上負(fù)荷進(jìn)行，每1分鐘計(jì)算一次〕設(shè)備壽命管理模塊采用“設(shè)備部件壽命的三級(jí)評(píng)估法〞一級(jí)評(píng)估：依據(jù)部件原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、設(shè)備的運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，工業(yè)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)采用一些目視檢驗(yàn)以得出最大的損傷機(jī)理和部件對(duì)這些機(jī)理的敏感性和機(jī)組的壽命。二級(jí)評(píng)估：二級(jí)評(píng)定檢查安排在預(yù)計(jì)破壞之前的適當(dāng)時(shí)候進(jìn)行，包括詳細(xì)的無(wú)損檢驗(yàn)和部件的應(yīng)力分析，以進(jìn)一步確證預(yù)估的剩余壽命。三級(jí)評(píng)估：包括采用更多的新技術(shù)、取樣實(shí)驗(yàn)和專(zhuān)門(mén)安裝的儀表進(jìn)行檢測(cè)以及復(fù)雜的應(yīng)力和斷裂機(jī)理分析，從而得出設(shè)備的使用壽命。設(shè)備壽命管理模塊設(shè)備壽命管理模塊鍋爐汽機(jī)設(shè)備部件在線(xiàn)監(jiān)測(cè)汽包主蒸汽管道轉(zhuǎn)子汽缸螺栓計(jì)算分析溫度場(chǎng)監(jiān)視應(yīng)力場(chǎng)監(jiān)視壽命損耗剩余壽命失效分析壽命評(píng)估運(yùn)行檔案一級(jí)評(píng)估二級(jí)評(píng)估三級(jí)評(píng)估設(shè)備壽命管理模塊基于有限元法分析數(shù)學(xué)模型，在線(xiàn)計(jì)算各種部件，例如高、中壓缸轉(zhuǎn)子溫度場(chǎng)的分布。采用等溫線(xiàn)、云圖，網(wǎng)格圖的多種顯示方法，可以對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行放大、縮小，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子金屬溫度〔例如FATT〕的監(jiān)測(cè)。設(shè)備壽命管理模塊對(duì)主要部件的熱應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，可以適用不同的機(jī)組型號(hào)與計(jì)算精度要求；繪制熱應(yīng)力趨勢(shì)曲線(xiàn)圖，分析熱應(yīng)力的變化；設(shè)置平安極限，計(jì)算與分析機(jī)組的熱應(yīng)力值及平安裕度，提供報(bào)警功能；設(shè)備壽命管理模塊采用雨流法模型，部件壽命在線(xiàn)計(jì)算模塊由機(jī)組的變工況事件觸發(fā)。計(jì)算結(jié)束，將計(jì)算結(jié)果連同機(jī)組狀態(tài)量一同存入機(jī)組的剩余壽命數(shù)據(jù)表中；對(duì)部件的平安壽命進(jìn)行評(píng)定，當(dāng)部件的剩余壽命小于平安壽命，進(jìn)行報(bào)警。振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷模塊振動(dòng)是汽輪機(jī)軸系故障最靈敏的反映信號(hào)，本模塊通過(guò)監(jiān)測(cè)振動(dòng)判斷機(jī)組故障，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性。它集振動(dòng)信號(hào)采集、時(shí)頻域分析、故障診斷及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，采用多項(xiàng)新技術(shù),具有較高的綜合性能指標(biāo)。主要性能：測(cè)量通道：16/32/64通道+1個(gè)鍵相測(cè)量量：軸/瓦/扭振,電流,電壓,轉(zhuǎn)數(shù)傳感器類(lèi)型：渦流,磁電速度,CT/PT采樣速率：32點(diǎn)/轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)范圍：90dB分析頻率：16倍轉(zhuǎn)速頻率振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷模塊模塊的主要監(jiān)測(cè)功能：軸心軌跡；信號(hào)趨勢(shì)圖；級(jí)聯(lián)圖；瀑布圖；啟停機(jī)特性圖；極坐標(biāo)圖。振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷模塊模塊的主要分析功能：波形分析；頻譜分析；功率譜分析；相關(guān)分析；倒譜分析；矢量計(jì)算；平衡計(jì)算。自動(dòng)故障診斷功能：人工智能法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法相結(jié)合；診斷轉(zhuǎn)子軸系常見(jiàn)故障，例如不平衡、不對(duì)中、偏心、油膜渦動(dòng)、軸承座松動(dòng)等。運(yùn)行指導(dǎo)優(yōu)化模塊運(yùn)行優(yōu)化指導(dǎo)模塊是根據(jù)上述功能模塊的計(jì)算分析結(jié)果，為運(yùn)行人員提供操作指導(dǎo)參數(shù)，到達(dá)優(yōu)化目的。機(jī)組運(yùn)行指導(dǎo)優(yōu)化模塊汽輪機(jī)啟停/變工況運(yùn)行機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行轉(zhuǎn)數(shù)變化率負(fù)荷變化率優(yōu)化熱應(yīng)力合理壽命損耗耗差分析小指標(biāo)計(jì)算主汽溫度-主汽壓力-再熱溫度-再熱壓力-給水溫度-真空……快速啟停、變負(fù)荷降低耗差提高效率鍋爐吹灰指導(dǎo)指導(dǎo)吹灰、吹渣受熱面熱流/熱量灰污及結(jié)渣狀況運(yùn)行指導(dǎo)優(yōu)化模塊鍋爐平常運(yùn)行監(jiān)測(cè)的是污染受熱面的各部局部熱流，將其與相應(yīng)工況下清潔受熱面的各部局部熱流相比，就可得出爐內(nèi)受熱面各部位的結(jié)渣及灰污狀況圖示a,b兩點(diǎn)溫差與當(dāng)?shù)鼐植繜崃鞔嬖谝灰粚?duì)應(yīng)關(guān)系；在鍋爐每次大、小修后的運(yùn)行初期及每次爐內(nèi)吹完灰后的初期，可以認(rèn)為此時(shí)爐內(nèi)受熱面是清潔的?？梢杂行Ы鉀Q定時(shí)吹灰造成的不及時(shí)吹灰或吹灰過(guò)度問(wèn)題。運(yùn)行指導(dǎo)優(yōu)化模塊根據(jù)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力大小來(lái)控制汽機(jī)啟/停時(shí)轉(zhuǎn)速和機(jī)組負(fù)荷的變化率采用數(shù)值計(jì)算〔有限元〕方法求解溫度場(chǎng)、應(yīng)力分布；根據(jù)熱應(yīng)力水平調(diào)整變化率；設(shè)定熱應(yīng)力約束值，機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中都不允許超出這個(gè)極限值；實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟停過(guò)程平安性與經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)，快速并網(wǎng)或參與調(diào)峰運(yùn)行。如果熱應(yīng)力過(guò)大，那么這次啟動(dòng)壽命的損耗將增大，最終會(huì)引起累積損傷；如果熱應(yīng)力過(guò)低，那么這次啟動(dòng)就很可能要消耗大量的燃料和時(shí)間運(yùn)行指導(dǎo)優(yōu)化模塊通過(guò)指標(biāo)計(jì)算與耗差分析，對(duì)機(jī)組運(yùn)行的情況進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的問(wèn)題，并給運(yùn)行人員提供必要的操作指導(dǎo)，以?xún)?yōu)化機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程，到達(dá)本錢(qián)最低化和效益最大化的目的；〔1〕小指標(biāo)分析將標(biāo)準(zhǔn)煤耗率、廠(chǎng)用電率等大的方案指標(biāo)，按運(yùn)行崗位分解成具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并落實(shí)到各值、班組以及個(gè)人，定期檢查與評(píng)比?！?〕耗差分析對(duì)機(jī)組關(guān)鍵性運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)督分析，根據(jù)這些參數(shù)的實(shí)際運(yùn)行值和基準(zhǔn)值(目標(biāo)值)之間的偏差，計(jì)算出對(duì)機(jī)組效率的影響以及由此偏差所引起的運(yùn)行損失。全廠(chǎng)負(fù)荷分配模塊建立負(fù)荷分配的數(shù)學(xué)模型，選取適宜的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)單元機(jī)組并列運(yùn)行的負(fù)荷分配優(yōu)化，主要功能包括：繪制所有機(jī)組的〔煤耗率-負(fù)荷〕曲線(xiàn)；在不同負(fù)荷要求下，根據(jù)數(shù)學(xué)模型求解最優(yōu)化的負(fù)荷分配方案，到達(dá)全廠(chǎng)煤耗率最小；以計(jì)算的負(fù)荷分配方案為目標(biāo)值，指導(dǎo)運(yùn)行人員調(diào)整各機(jī)組的負(fù)荷，使全廠(chǎng)處于最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)運(yùn)行。全廠(chǎng)負(fù)荷分配模塊模塊的核心是：分析各機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷情況，并根據(jù)全廠(chǎng)負(fù)荷要求，計(jì)算各機(jī)組的目標(biāo)負(fù)荷；比較實(shí)際值與目標(biāo)值的差距，分析對(duì)煤耗率的影響；保存不同負(fù)荷情況下的優(yōu)化分配方案，繪制全廠(chǎng)煤耗率-負(fù)荷曲線(xiàn)，使全廠(chǎng)處于最正確運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)電本錢(qián)分析模塊考慮固定本錢(qián)、可變本錢(qián)，進(jìn)行發(fā)電本錢(qián)的分?jǐn)偅瑢?shí)時(shí)計(jì)算出電廠(chǎng)當(dāng)前的發(fā)電本錢(qián)，并結(jié)合電網(wǎng)的其他一些因素，為完成報(bào)價(jià)，實(shí)現(xiàn)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)提供數(shù)據(jù)支持。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程的各種分項(xiàng)費(fèi)用的消耗情況、發(fā)電量等，對(duì)機(jī)組進(jìn)行效率分析，追蹤分析本錢(qián)變化的原因；通過(guò)餅圖、曲線(xiàn)等方式及時(shí)反映各項(xiàng)本錢(qián)的變化情況，做到心中有數(shù)，以便及時(shí)采取應(yīng)變措施。發(fā)電本錢(qián)分析模塊固定本錢(qián)a)材料費(fèi)b)折舊費(fèi)；c)修理費(fèi)；d)工資及福利；e)其它費(fèi)用。發(fā)電成本發(fā)電固定成本發(fā)電可變成本維修成本其他成本煤耗水耗油耗電耗變動(dòng)本錢(qián)a)煤費(fèi)；c)水費(fèi)；b)購(gòu)入電力費(fèi)；d)廠(chǎng)用電費(fèi)；e)油費(fèi)。(按照電力市場(chǎng)的要求，可以每半小時(shí)、日、月、年為單位進(jìn)行本錢(qián)分析)總結(jié)“火電廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)〔