火力發(fā)電廠SIS系統(tǒng)解決方案

火力發(fā)電廠SIS系統(tǒng)解決方案北京華電博欣科技2004.7行業(yè)背景許多電廠還單純停留在分散管理，即車間級管理的模式；大多數(shù)分散控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)難以進行長時間的保存；許多輔助決策性的問題因為收集不到全面完整的數(shù)據(jù)，而無法得以解決；電廠建立了各式各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)也是非常分散獨立的。實現(xiàn)目的主要目的是：建立統(tǒng)一的信息平臺，為發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)管理提供有力的信息支持。及時地收集、整理各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)；分析數(shù)據(jù)，指導優(yōu)化機組的生產(chǎn)運行；挖掘數(shù)據(jù)，為輔助決策提供有價值的信息。系統(tǒng)概述在硬件方面，用戶根據(jù)自己的需要選擇適宜的機型；軟件方面，可以對系統(tǒng)進行靈活組態(tài)，系統(tǒng)的功能由各模塊的功能分別實現(xiàn)。主要由七個模塊構(gòu)成：1、生產(chǎn)過程的監(jiān)視模塊；2、廠級、機組性能計算模塊；3、設(shè)備壽命管理模塊；4、振動監(jiān)測與故障診斷模塊；5、全廠負荷優(yōu)化分配模塊；6、運行指導優(yōu)化模塊；7、發(fā)電本錢分析模塊；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖功能模塊的根本邏輯關(guān)系：機組性能計算模塊熱力計算鍋爐參數(shù)循環(huán)汽/水系統(tǒng)參數(shù)凝汽器參數(shù)汽輪機參數(shù)性能指標計算計算原理圖機組性能計算模塊[廠級性能指標]發(fā)電標準煤耗率 供電標準煤耗率 發(fā)電廠熱效率 汽輪發(fā)電機組熱效率廠用電率 機組性能計算模塊[汽機性能]高壓缸相對內(nèi)效率中壓缸相對內(nèi)效低壓缸相對內(nèi)效率 [鍋爐性能]排煙熱損失 化學不完全燃燒損失機械不完全燃燒損散熱損失 灰渣熱損失 反平衡計算鍋爐效率

[空預器性能]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

機組性能計算模塊[加熱器性能]上端差下端差水側(cè)溫升

[凝汽器性能]端差過冷度冷卻水溫升

[其他性能]B燃料消耗量 Bj計算燃料消耗量補水率汽耗

機組性能計算模塊[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-熱效率偏差過剩空氣-熱效率偏差過熱減溫水流量-熱效率偏差再熱減溫水流量-熱效率偏差[費用偏差]主汽溫度-費用偏差 主汽壓力-費用偏差再熱溫度-費用偏差再熱壓力-費用偏差給水溫度-費用偏差凝汽壓力-費用偏差過?？諝?熱效率偏差過熱減溫水流量-費用偏差再熱減溫水流量-費用偏差〔性能計算應(yīng)在50%以上負荷進行，每1分鐘計算一次〕設(shè)備壽命管理模塊采用“設(shè)備部件壽命的三級評估法〞一級評估：依據(jù)部件原始設(shè)計數(shù)據(jù)、設(shè)備的運行歷史數(shù)據(jù)，工業(yè)經(jīng)驗，同時采用一些目視檢驗以得出最大的損傷機理和部件對這些機理的敏感性和機組的壽命。二級評估：二級評定檢查安排在預計破壞之前的適當時候進行，包括詳細的無損檢驗和部件的應(yīng)力分析，以進一步確證預估的剩余壽命。三級評估：包括采用更多的新技術(shù)、取樣實驗和專門安裝的儀表進行檢測以及復雜的應(yīng)力和斷裂機理分析，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設(shè)備部件在線監(jiān)測汽包主蒸汽管道轉(zhuǎn)子汽缸螺栓計算分析溫度場監(jiān)視應(yīng)力場監(jiān)視壽命損耗剩余壽命失效分析壽命評估運行檔案一級評估二級評估三級評估設(shè)備壽命管理模塊基于有限元法分析數(shù)學模型，在線計算各種部件，例如高、中壓缸轉(zhuǎn)子溫度場的分布。采用等溫線、云圖，網(wǎng)格圖的多種顯示方法，可以對溫度場進行放大、縮小，同時可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子金屬溫度〔例如FATT〕的監(jiān)測。設(shè)備壽命管理模塊對主要部件的熱應(yīng)力進行計算，可以適用不同的機組型號與計算精度要求；繪制熱應(yīng)力趨勢曲線圖，分析熱應(yīng)力的變化；設(shè)置平安極限，計算與分析機組的熱應(yīng)力值及平安裕度，提供報警功能；設(shè)備壽命管理模塊采用雨流法模型，部件壽命在線計算模塊由機組的變工況事件觸發(fā)。計算結(jié)束，將計算結(jié)果連同機組狀態(tài)量一同存入機組的剩余壽命數(shù)據(jù)表中；對部件的平安壽命進行評定，當部件的剩余壽命小于平安壽命，進行報警。振動監(jiān)測與故障診斷模塊振動是汽輪機軸系故障最靈敏的反映信號，本模塊通過監(jiān)測振動判斷機組故障，提高機組運行可靠性。它集振動信號采集、時頻域分析、故障診斷及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，采用多項新技術(shù),具有較高的綜合性能指標。主要性能：測量通道：16/32/64通道+1個鍵相測量量：軸/瓦/扭振,電流,電壓,轉(zhuǎn)數(shù)傳感器類型：渦流,磁電速度,CT/PT采樣速率：32點/轉(zhuǎn)動態(tài)范圍：90dB分析頻率：16倍轉(zhuǎn)速頻率振動監(jiān)測與故障診斷模塊模塊的主要監(jiān)測功能：軸心軌跡；信號趨勢圖；級聯(lián)圖；瀑布圖；啟停機特性圖；極坐標圖。振動監(jiān)測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；矢量計算；平衡計算。自動故障診斷功能：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)子軸系常見故障，例如不平衡、不對中、偏心、油膜渦動、軸承座松動等。運行指導優(yōu)化模塊運行優(yōu)化指導模塊是根據(jù)上述功能模塊的計算分析結(jié)果，為運行人員提供操作指導參數(shù)，到達優(yōu)化目的。機組運行指導優(yōu)化模塊汽輪機啟停/變工況運行機組帶負荷運行轉(zhuǎn)數(shù)變化率負荷變化率優(yōu)化熱應(yīng)力合理壽命損耗耗差分析小指標計算主汽溫度-主汽壓力-再熱溫度-再熱壓力-給水溫度-真空……快速啟停、變負荷降低耗差提高效率鍋爐吹灰指導指導吹灰、吹渣受熱面熱流/熱量灰污及結(jié)渣狀況運行指導優(yōu)化模塊鍋爐平常運行監(jiān)測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兩點溫差與當?shù)鼐植繜崃鞔嬖谝灰粚?yīng)關(guān)系；在鍋爐每次大、小修后的運行初期及每次爐內(nèi)吹完灰后的初期，可以認為此時爐內(nèi)受熱面是清潔的。可以有效解決定時吹灰造成的不及時吹灰或吹灰過度問題。運行指導優(yōu)化模塊根據(jù)汽輪機轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力大小來控制汽機啟/停時轉(zhuǎn)速和機組負荷的變化率采用數(shù)值計算〔有限元〕方法求解溫度場、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，機組在運行過程中都不允許超出這個極限值；實現(xiàn)機組啟停過程平安性與經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)，快速并網(wǎng)或參與調(diào)峰運行。如果熱應(yīng)力過大，那么這次啟動壽命的損耗將增大，最終會引起累積損傷；如果熱應(yīng)力過低，那么這次啟動就很可能要消耗大量的燃料和時間運行指導優(yōu)化模塊通過指標計算與耗差分析，對機組運行的情況進行評估，發(fā)現(xiàn)運行中的問題，并給運行人員提供必要的操作指導，以優(yōu)化機組的運行過程，到達本錢最低化和效益最大化的目的；〔1〕小指標分析將標準煤耗率、廠用電率等大的方案指標，按運行崗位分解成具體的技術(shù)經(jīng)濟指標，并落實到各值、班組以及個人，定期檢查與評比?！?〕耗差分析對機組關(guān)鍵性運行參數(shù)進行監(jiān)督分析，根據(jù)這些參數(shù)的實際運行值和基準值(目標值)之間的偏差，計算出對機組效率的影響以及由此偏差所引起的運行損失。全廠負荷分配模塊建立負荷分配的數(shù)學模型，選取適宜的數(shù)學優(yōu)化方法，實現(xiàn)多臺單元機組并列運行的負荷分配優(yōu)化，主要功能包括：繪制所有機組的〔煤耗率-負荷〕曲線；在不同負荷要求下，根據(jù)數(shù)學模型求解最優(yōu)化的負荷分配方案，到達全廠煤耗率最??；以計算的負荷分配方案為目標值，指導運行人員調(diào)整各機組的負荷，使全廠處于最經(jīng)濟狀態(tài)運行。全廠負荷分配模塊模塊的核心是：分析各機組的實際負荷情況，并根據(jù)全廠負荷要求，計算各機組的目標負荷；比較實際值與目標值的差距，分析對煤耗率的影響；保存不同負荷情況下的優(yōu)化分配方案，繪制全廠煤耗率-負荷曲線，使全廠處于最正確運行狀態(tài)。發(fā)電本錢分析模塊考慮固定本錢、可變本錢，進行發(fā)電本錢的分攤，實時計算出電廠當前的發(fā)電本錢，并結(jié)合電網(wǎng)的其他一些因素，為完成報價，實現(xiàn)競價上網(wǎng)提供數(shù)據(jù)支持。實時監(jiān)測生產(chǎn)過程的各種分項費用的消耗情況、發(fā)電量等，對機組進行效率分析，追蹤分析本錢變化的原因；通過餅圖、曲線等方式及時反映各項本錢的變化情況，做到心中有數(shù)，以便及時采取應(yīng)變措施。發(fā)電本錢分析模塊固定本錢a)材料費b)折舊費；c)修理費；d)工資及福利；e)其它費用。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本錢a)煤費；c)水費；b)購入電力費；d)廠用電費；e)油費。(按照電力市場的要求，可以每半小時、日、月、年為單位進行本錢分析)總結(jié)“火電廠級監(jiān)控系統(tǒng)〔