基于等效熱降理論的火電廠經(jīng)濟(jì)性算法模型組件的探討

1、    基于等效熱降理論的火電廠經(jīng)濟(jì)性算法模型組件的探討            作者：呂紅時(shí)間：2009-12-3 9:09:00                     論文關(guān)鍵詞： SIS組件平臺(tái)性能計(jì)算算法模型論文摘要： 由于各發(fā)電廠

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，如何針對(duì)目前電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）應(yīng)用的具體情況，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有通用性和可擴(kuò)展的發(fā)電廠機(jī)組性能計(jì)算和分析模塊無(wú)疑具有重要意義。性能計(jì)算作為SIS的一個(gè)重要功能模塊，為其他模塊提供決策依據(jù)，是SIS執(zhí)行全廠綜合優(yōu)化服務(wù)的基礎(chǔ)。本文探討SIS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中原始數(shù)據(jù)的二次計(jì)算及其應(yīng)用技術(shù)，基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)和中間件技術(shù)，建立一個(gè)靈活、有效的，具有良好拓展性的二次計(jì)算模型組件平臺(tái)，滿足SIS建設(shè)的實(shí)時(shí)性和高效性，提高系統(tǒng)的開(kāi)放性和通用性。1 引言 SIS作為一種以優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行、提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為主要目的的信息系統(tǒng)，如何有效的通過(guò)二次計(jì)算，更方便快捷的利用DCS等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，挖掘其

3、中深層次信息，來(lái)指導(dǎo)機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化，提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，是SIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析是對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)采集每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的數(shù)百個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，計(jì)算熱力系統(tǒng)的鍋爐、汽輪機(jī)和主要輔機(jī)的性能和能耗，進(jìn)行耗差分析，診斷造成效率下降的主要原因，為運(yùn)行人員采取節(jié)能措施提供決策參考。2 等效熱降法簡(jiǎn)介 等效熱降理論最為一種傳統(tǒng)的計(jì)算與分析火力發(fā)電廠節(jié)能減耗的先進(jìn)技術(shù)，已成為大多數(shù)SIS系統(tǒng)性能計(jì)算模塊算法模型的基礎(chǔ)而廣泛使用。等效熱降法是基于熱力學(xué)的熱功轉(zhuǎn)換原理，考慮到設(shè)備質(zhì)量、熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的理論推演，導(dǎo)出幾個(gè)熱力分析參量Hj

4、及j等，用以研究熱工轉(zhuǎn)換及能量利用程度的一種方法。它既可用于整體熱力系統(tǒng)的計(jì)算，也可用于熱力系統(tǒng)的局部分析定量。它基本上屬于能量轉(zhuǎn)化熱平衡法。它的優(yōu)點(diǎn)是用簡(jiǎn)捷的局部運(yùn)算代替整個(gè)系統(tǒng)的繁雜計(jì)算，只研究與系統(tǒng)改變有關(guān)的那些部分進(jìn)行局部定量。也正是這一優(yōu)點(diǎn)使得建立設(shè)備經(jīng)濟(jì)性算法模型組件，提高系統(tǒng)的兼容性成為可能。3 現(xiàn)有軟件系統(tǒng)基于等效熱降法經(jīng)濟(jì)性算法的實(shí)現(xiàn)方式 近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在火電廠經(jīng)濟(jì)性能在線分析軟件研發(fā)方面多采用B/S結(jié)構(gòu)，機(jī)組的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果能夠在MIS網(wǎng)上瀏覽，但是軟件系統(tǒng)不具有通用性，計(jì)算模型是層次化結(jié)構(gòu)的，它們都是面向過(guò)程的，雖然設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單，但其代碼和數(shù)據(jù)是分離的，由此

5、造成程序的可維護(hù)性差，每個(gè)軟件是對(duì)應(yīng)一個(gè)種類機(jī)組的熱力系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，每到一個(gè)電廠都要根據(jù)該電廠和機(jī)組的實(shí)際情況和要求進(jìn)行開(kāi)發(fā)，電廠和技術(shù)開(kāi)發(fā)方都需要投入相當(dāng)多的人力和時(shí)間進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)，工作量大、工期長(zhǎng)、成本高，對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和實(shí)施人員技術(shù)和電力業(yè)務(wù)水平要求都較高。    還有一種實(shí)現(xiàn)方式是將性能計(jì)算模塊以圖元構(gòu)造系統(tǒng)的形式實(shí)現(xiàn)。圖元庫(kù)向用戶提供各種類型的功能子塊作為SIS目標(biāo)功能開(kāi)發(fā)的基本“元件”，如數(shù)學(xué)模塊子庫(kù)、邏輯功能模塊子庫(kù)、焓熵模塊子庫(kù)等，這些子庫(kù)存放了各種數(shù)據(jù)處理運(yùn)算模塊，包括常見(jiàn)的加、減、乘、除、與、或、非等算子。當(dāng)用戶從模塊

6、庫(kù)中調(diào)出圖元模塊后，不僅要對(duì)每個(gè)功能模塊賦予必要的參數(shù)，而且要對(duì)每個(gè)機(jī)組設(shè)備和整個(gè)熱力系統(tǒng)進(jìn)行算法指定和組態(tài)。組態(tài)完成，進(jìn)行代碼編譯，生成系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)編譯器，提供編譯結(jié)果信息，形成組態(tài)文檔，之后計(jì)算管理及引擎模塊處理組態(tài)文檔指定的算法，完成對(duì)算法的計(jì)算。這種方法大大提高了系統(tǒng)的靈活性和通用性，然而代價(jià)是增加了復(fù)雜性，不僅程序?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜，對(duì)維護(hù)人員的要求也很高，維護(hù)人員必須具有很高的計(jì)算機(jī)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)電知識(shí)水平，完全清楚機(jī)組經(jīng)濟(jì)性計(jì)算算法模型，并準(zhǔn)確定義出計(jì)算模型。4 建立經(jīng)濟(jì)性算法模型組件的設(shè)計(jì)思路 綜合以上兩種實(shí)現(xiàn)方法，折中考慮，SIS系統(tǒng)實(shí)施全過(guò)程提高工作效率的方法是參與人員分工明

7、確，各盡其能。技術(shù)人員設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)靈活通用的組件系統(tǒng)，業(yè)務(wù)人員熟悉性能計(jì)算模型，建立算法模型到組件中，用戶和系統(tǒng)維護(hù)人員只需作簡(jiǎn)單的組態(tài)工作實(shí)現(xiàn)熱力系統(tǒng)的定義和顯示，各種角色和諧統(tǒng)一共同完成SIS系統(tǒng)的實(shí)施。將算法模型整合進(jìn)模型組件里，對(duì)不同電廠不同機(jī)組性能計(jì)算的實(shí)施不再是程序的修改，而是業(yè)務(wù)人員修改相應(yīng)組件的算法接口，形成一個(gè)新的組件，不同型號(hào)不同運(yùn)行方式下設(shè)備將被積累進(jìn)算法模型組件庫(kù)，這樣就以熱平衡、等效焓降理論為基礎(chǔ)構(gòu)件了一組熱力系統(tǒng)和鍋爐性能計(jì)算的通用算法模型，而且隨著項(xiàng)目實(shí)施的累積，組件庫(kù)越來(lái)越豐富，算法模型的增加工作會(huì)慢慢變少，實(shí)施周期會(huì)逐漸縮短。系統(tǒng)維護(hù)人員定義機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的過(guò)程便成為

8、從組件庫(kù)中尋找適應(yīng)的組件，當(dāng)用戶從模塊庫(kù)中調(diào)出圖元模塊并顯現(xiàn)在視圖界面后，對(duì)每個(gè)功能模塊賦于必要的參數(shù),設(shè)置其輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)，各設(shè)備的參數(shù)被視為算法模型組件的屬性被保存，性能計(jì)算模塊將設(shè)計(jì)好的圖（如圖1）以文件形式保存于SIS系統(tǒng)應(yīng)用層，供性能計(jì)算模塊運(yùn)行時(shí)調(diào)用。圖  SEQ 圖表 * ARABIC 1性能計(jì)算模塊是包括數(shù)據(jù)通訊層、性能計(jì)算層和界面顯示層的三層結(jié)構(gòu)模式。性能計(jì)算層針對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性計(jì)算組件對(duì)執(zhí)行速度要求高的特點(diǎn)，采取通過(guò)進(jìn)程內(nèi)組件（DLL）封裝算法模型以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)用。從發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)性計(jì)算流程和軟件靈活性方面考慮，又將組件分為鍋爐性能計(jì)算組件和熱力系統(tǒng)性能計(jì)算組

9、件兩大基類，各經(jīng)濟(jì)性算法模型組件由這兩大基類衍生，這樣的組件代碼更加簡(jiǎn)練高效。經(jīng)濟(jì)性算法模型組件通過(guò)輸入?yún)?shù)接口讀取參數(shù)測(cè)點(diǎn)，并通過(guò)數(shù)據(jù)接口從數(shù)據(jù)集中獲得所需要的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或二次計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，成為組件的輸入值，以圖1加熱器為例，輸入?yún)?shù)有加熱器進(jìn)口凝結(jié)水焓tt2i、出口凝結(jié)水焓tt1i、疏水焓ttsi、ttsi+1、抽汽焓HHi，這些輸入?yún)?shù)都是二次計(jì)算結(jié)果，是其他組件的輸出參數(shù)數(shù)據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)集中的，有了輸入?yún)?shù)，調(diào)用系統(tǒng)性能計(jì)算模型函數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，該函數(shù)寫在組件的caculate方法中，為匯集式加熱器計(jì)算抽汽份額ggi的公式，計(jì)算結(jié)果即輸出參數(shù)（輸出參數(shù)亦可為多個(gè)），通過(guò)數(shù)據(jù)接口送回對(duì)應(yīng)測(cè)

10、點(diǎn)的數(shù)據(jù)集中，與原生產(chǎn)數(shù)據(jù)相同對(duì)待，這樣其他組件在調(diào)用這些計(jì)算結(jié)果的時(shí)候便可統(tǒng)一處理，簡(jiǎn)化操作。當(dāng)性能計(jì)算層通過(guò)數(shù)據(jù)通訊層實(shí)時(shí)在線計(jì)算性能指標(biāo)時(shí)，圖1建立的圖文件以圖2形式實(shí)時(shí)刷新于界面顯示層。圖  SEQ 圖表 * ARABIC 2    實(shí)際應(yīng)用中，組合組件形成熱平衡圖的全部或部分，用COM組件對(duì)這些算法模型組件進(jìn)行封裝，形成模型組件庫(kù)管理系統(tǒng)，管理組件自身屬性和系統(tǒng)各組件關(guān)聯(lián)屬性，這樣，圖文件不僅可以供中間層性能計(jì)算作機(jī)組經(jīng)濟(jì)性完整且無(wú)重復(fù)計(jì)算分析使用，還可以作為顯示層的圖形界面文件，使維護(hù)人員一次性建模，同時(shí)完成計(jì)算模型和顯示模型的創(chuàng)建

11、，減少維護(hù)工作量。5 結(jié)束語(yǔ) SIS和數(shù)字化電廠的建設(shè)是以企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高和經(jīng)營(yíng)決策信息化為中心，平臺(tái)化和通用性設(shè)計(jì)是SIS軟件設(shè)計(jì)的基本思想。研究開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)型算法模型組件，采用COM技術(shù)建立二次計(jì)算組態(tài)平臺(tái)，大量的基礎(chǔ)應(yīng)用功能可以更快捷、方便、高效的投入SIS系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行，為系統(tǒng)其他模塊的功能充分實(shí)現(xiàn)提供可靠保障，增加代碼利用率，縮短項(xiàng)目實(shí)施周期，簡(jiǎn)化系統(tǒng)投運(yùn)工作，更好的為電力企業(yè)節(jié)能運(yùn)行、降低能耗、抑制電價(jià)上升服務(wù)。參考文獻(xiàn)：1盛建倫等.SIS應(yīng)用層軟件的研究J，火電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)論文選，20062王秋冬等.一種基于SIS的二次計(jì)算框架實(shí)現(xiàn)J，火電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)論文選，20063侯子良.火電廠廠級(jí)自動(dòng)化系