厂级监控信息管理系统在电厂的应用

2010-02-24席忠

电力安全技术 2010年1期

关键词：趋势机组负荷

席忠

（国电靖远第二发电有限公司，甘肃白银 730919）

厂级监控信息管理系统在电厂的应用

席忠

（国电靖远第二发电有限公司，甘肃白银 730919）

介绍了厂级监控信息系统(SIS)在生产过程中监视和管理、性能计算和经济性分析、负荷分配和调度、运行优化和操作指导、设备故障诊断和维修指导以及设备寿命计算和分析等方面的作用。通过采用SIS，在全厂范围内实现了信息共享和管控一体化，改进了管理方式，提高了管理水平、工作效率和工作质量。

厂级监控系统；远程监控；优化运行；经济性分析

厂级监控信息系统(S IS)是集生产过程监测、优化运行及生产管理为一体的公司级自动化信息系统。系统以安全、经济运行和提高发电企业整体效益为目标，为公司各级管理人员进行决策提供真实可靠的运行数据和准确的经济指标，为公司生产人员提供实时信息。该系统实时监控4台300MW机组及相关联的脱硫设备和辅助网络设备，自投运后，为运行机组提供了方便、简捷的管理手段。各级管理人员可随时发现发电运行中存在的问题，改善运行方式；运行人员根据优化运行指导，及时调整运行操作，使机组在最佳状态下运行。

1 生产过程监视和管理

1.1 数据采集和处理

生产实时数据的采集与处理是SIS运作的基础和前提，经采集与处理后的实时数据存储于实时数据库中，并对采集到的实时数据进行数据检验，保证其可靠性和准确性。通过一体化网络系统使过程控制信息从生产现场延伸到企业内部网，从全局的高度对各机组DCS和各辅助网络的生产过程数据和设备状态进行统一监视和分析。

1.2 远程监控

远程监控针对运行操作、生产管理及设备管理人员的不同要求，以实时/历史数据库为基础，以流程图、棒图、趋势图、数值、符号等形式直观、实时地显示机组运行状况，实现对生产过程的有效监控，协助相关人员方便、快捷地获取生产运行参数及设备状态信息。

1.2.1 远程监视模块

该模块的主要功能有：

(1) 系统流程图；

(2) 根据流程图动态数据，产生历史趋势组态，包括单点趋势或多点趋势；

(3) 机组运行数据及状态的实时显示，动态点趋势自动连接；

(4) 过程参数、设备状态变化提示；

(5) DCS/PLC 网络及控制设备状态监控；

(6) 图形、曲线及数据打印功能。

1.2.2 监控画面

主要显示4台300M W机组、辅网设备(水网、灰网、煤网)、脱硫系统设备的相关运行信息。

1.2.3 历史趋势

从远程监视画面上可调出历史趋势。双击实时数据，即可调出预先定义好的历史曲线，包括点数、量程、显示时间等。

1.2.4 趋势分析

趋势分析模块可以实现实时趋势及历史趋势显示与分析。

1.2.5 趋势分析画面

趋势分析画面主要分为：趋势显示区、趋势画面列表区、趋势画面切换区及趋势属性设置区。显示区显示当前趋势画面的实时趋势，在趋势画面切换区调出已经定义好的趋势画面，可以在线修改当前趋势画面的趋势属性。

1.2.6 生产报表

系统具有形成企业生产过程管理所需要的各类报表的能力，报表和记录系统提供完善的指标统计与考核功能，实现对应值、班运行考核的自动化，做到公平、客观。

“生产报表”基于Micros oft Excel和实时/历史数据库的功能软件。报表组态过程与用Excel制作常规数据表一样，只要在实时数据单元格内建立与数据标签的链接。组态生成的每一报表都以Excel文件格式保存，并能够被第三方使用。需要特殊格式报表时，也可以自己制作，保存在本地计算机上。所生成的若干报表以平面或者树形结构显示在屏幕上，当需要显示或打印报表时，只需点击报表名即可。

1.2.7 数据归类统计

数据归类统计包括：

(1) 参数越限统计；

(2) 设备启停统计；

(3) 自动投入率统计；

(4) 保护投入率统计；

(5) 按时间及按值任意统计；

(6) 运行值班查询。

参数越限统计，给出累计超上限时间、累计超下限时间，累计超上限次数、累计超下限次数，平均值，最大值，最小值；设备启停统计，则给出累计运行时间、累计启动次数、累计停止时间、累计停止次数；自动投入率统计，则给出统计时间长度，累计自动投入时间、累计手动投入时间、累计自动投入次数、自动投入率；保护投入率统计，则给出累计投入保护次数。

1.2.8 运行考核

对参与统计考核的安全经济参数进行连续监视与统计分析，按值、日、月、季、年等方式分别查询，形成各种报表。具体功能如下：

(1) 运行指标能按值、日、月、年统计；

(2) 按用户定义运算法则，将运行指标转化为量化考核指标；

(3) 进行运行小指标竞赛考核。

运行考核的实现方法是：利用D C S已有的运行统计(或者根据数据库里的历史数据计算)，实现按值(班)统计、按历史上各负荷段统计、按历史最佳／最差统计、按时间段(煤种变化)统计、按安全指标(参数越限统计，如锅炉超温、超压、炉膛压力越限时间，启/停温升速率等)统计、按经济指标(燃油量等)统计等。统计包括以下项目：主汽压力、主汽温度、再热汽温度、再管壁温度、过管壁温度、炉膛压力、烟气含氧量、排烟温度、给水温度、排汽压力、排汽温度、汽包水位、凝汽器真空、锅炉效率、汽轮机效率、发电机效率、机组效率、发电煤耗、供电煤耗、启/停温升速率、燃油量。可实现按值、天、月等方式的查询统计，用户定义运算转换为量化考核。

从运行条件框内选择手动查询时，用户可以在查询时间范围栏内输入开始时间与结束时间，然后按查询键，此时数据列表内显示该时间范围内主要参数的统计信息。

运行考核采用将所有运行人员的工作量化并以此为依据进行考评与薪酬分配，以保证整个考评体系的简单可行、准确高效，同时将管理人员的干预降到最低。

2 性能计算和经济性分析

2.1 厂级及机组级性能计算

实时监控锅炉、汽机、辅机及机组的运行参数和经济性能指标，将计算结果以流程图、趋势图、棒图和表格等形式显示，使运行和管理人员对整个机组的运行状况全面掌握，主要包括：

(1) 公司级性能计算。主要包括：全厂平均供电煤耗率、全厂平均发电煤耗率、全厂供电量、全厂平均厂用电率、发电机电压品质、发电机氢压、生产发电量、燃料量、燃油量、生产补给水量、生产汽水品质指标、生产辅助用汽量、入炉煤煤质指标监测、生产设备可靠性指标等。

(2) 机组级性能计算。主要包括：

① 锅炉性能(锅炉热效率及各项热损失，锅炉入炉煤消耗量等）；

② 汽轮机性能(热耗率、汽耗率、循环热效率、高、中、低压缸效率等）；

③ 空气预热器性能(漏风率、烟气侧和空气侧效率等）；

④ 加热器性能(加热器上端差、下端差、给水温升、抽汽效率等）；

⑤ 凝汽器性能(凝汽器负荷、凝汽器端差、凝结水过冷度等）；

⑥ 辅机性能(主要辅机以及系统单耗、电耗率等）；

⑦ 机组性能(发供电煤耗、厂用电率、化学补水率、运行性能系数或能损考核系数、燃煤成本、发电成本、供电成本等)。

(3) 性能计算显示。包括经济性指标数据表格显示、经济性指标数据实时趋势及历史趋势显示、经济性指标数据统计。

(4) 性能计算显示区包括2个部分：表格显示数据和棒图显示数据。

(5) 性能计算历史查询。对于指定时间段，可以追忆性能计算的历史趋势。历史数据统计主要显示性能计算的统计结果，包括平均值、最大值、最大值时间、最小值、最小值时间。

2.2 经济性指标分析

对机组经济性指标分析来源于机组耗差分析,分为可控耗差和不可控耗差2部分。可控耗差有：主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、排烟温度、烟气含氧量、给水泵耗电(汽)量、飞灰含碳量、厂用电率、真空、最终给水温度、各加热器端差、过热器减温水流量和再热器减温水流量等。不可控耗差有：再热器压损、燃料发热量、高压缸效率、中压缸效率、辅汽用汽量、机组补水率等。根据可控与不可控耗差的分析结果，对机组运行过程中参数偏离基准值或设备投停(如暖风器解列、加热器停运等)所造成的能量损失进行实时分析，找出机组能量损失的地点、大小、分布情况和原因，使运行人员有目的地调整参数，使机组运行指标逐渐逼近或达到设计值(或最佳值)。

3 负荷分配和调度

根据电网调度中心负荷实际变化情况，结合主、辅系统当前可利用率情况和各主辅机运行经济特征值，合理分配电网调度的全厂负荷指令，调节全厂负荷。以降低机组的负荷调节频度，提高机组的稳定性，延长主、辅机组设备的寿命，经济分配各台机组负荷，降低全厂供电煤耗为目标，以投入最少机组完成负荷调节任务为原则，分配机组的负荷调节任务。同时将分配结果实时显示在S I S系统中，然后由值长根据负荷分配结果向各机组下达调节全厂负荷指令。该功能属开环控制。

4 运行优化与操作指导

优化控制系统可分为厂级控制与机组级控制2部分。厂级控制部分主要是根据调度的全厂负荷指令控制全厂负荷，根据机组的实际运行情况分配机组负荷。机组级控制部分主要是根据厂级的负荷分配要求控制机组负荷，通过机组的优化试验和运行经济分析，为运行人员提供主辅机的优化运行参数和运行方式。将主要运行参数的实时值和优化值(或设计值)及相应的趋势图同时在画面中显示。运行人员根据实时值和优化值的偏差进行调整,使机组在最优工况下运行。

4.1 趋势分析

利用该系统的历史数据库数据，对运行参数、性能指标和能损分析数据进行单一参数趋势查询和多参数综合趋势查询。可以对机组单一的运行参数、性能指标、能损分析数据与机组有功功率随时间的变化趋势同时进行查询。综合趋势分析画面设置开放式的数据列表，点击数据列表中的相关数据，就能得到相应参数的变化趋势图。

4.2 负荷特性

基于历史数据库的数据，确定某一时间段(可选)主要运行参数和性能指标随负荷的变化趋势，自动得到该参数的负荷特性曲线，以摸清该机组在各负荷下的运行特性，为运行人员对负荷优化分配和状态检修提供依据。

4.3 运行指导

给出机组能损耗差排序(按耗差值由小到大)和当前运行状况下的优化操作指导建议，使机组在最优方式下运行。从热力系统整体出发，根据运行可控损失指导运行人员按设计值、试验值、历史最佳值给出的运行参数和运行方式优化运行。

4.4 优化参数

对应给定的负荷，不同的运行参数将表现出不同的能耗水平。通过机组的优化试验和运行经济分析，为运行人员提供主辅机的优化运行参数(如主汽压力、主汽温度、再热汽温度、烟气含氧量、凝汽器真空、过热器减温水流量、再热器减温水流量、排烟温度等)。将主要运行参数的实时值和优化值(或设计值)及相应的趋势图同时在画面中显示，运行人员根据实时值和优化值的偏差进行调整，使机组在最优工况下运行。

4.5 优化运行方式

对应给定的负荷，不同的主、辅机运行方式将表现出不同的能耗水平。通过机组的优化试验和运行经济分析，为运行人员提供主、辅机的优化运行方式。

4.6 机组启停曲线和指导

机组启停时，监视机组启停的主要参数，包括负荷、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度及其变化率等。启停可分为热态启动、冷态启动和停机。通过对机组启停历史参数及操作过程的分析，对照有关设备和系统标准曲线参数进行启停评估，建立不同工况下的启停优化方案，指导运行人员以最经济、最安全的方式进行操作。

5 设备故障诊断和维修指导

通过对过程的各部分的变量进行逻辑评估，以监视过程，并将过程的实际状态与动态过程模型进行比较，针对状态进行诊断和早期报警。使运行人员能在故障发生前对这一问题进行纠正，并将诊断出的问题以因果图的方式显示出来。自动提供高精度实时设备性能数据，供管理人员分析和编写报告时使用。通过对所采集的测点数据进行分析，并与标准模型进行比较，对诊断出的错误数据进行调整，把调整后的数据发往过程信息管理系统或控制系统，参与生产过程控制。

6 设备寿命计算和分析

通过实时监测机组主要设备状态参数，如温度、压力、流量和负荷等，在机组启停过程和甩负荷等负荷变化过程中，根据数学模型计算其机械应力和热应力，并根据交变应力转化为当前运行工况下的寿命损耗率，实时监测高温压力容器的蠕变和疲劳损伤。从而量化和评估锅炉、汽机等主要设备的寿命损耗，以便运行和检修人员能够及时对这些设备进行维护、检修，保证安全、经济生产。达到维持机组运行可靠性，减少设备检修、更换费用，延长设备使用寿命，提高发电产出的目的。计算与分析的主要内容有：汽轮机转子以及汽机缸壁、汽包、集汽联箱、管道等，并在监视画面中增加有关金属监督的内容，为提高生产和管理水平提供依据。