OPTIPRO 运行优化系统在机组运行异常分析中的应用

王可山

（神华浙江国华浙能发电有限公司， 浙江 宁海 315612）

OPTIPRO 运行优化系统在机组运行异常分析中的应用

王可山

（神华浙江国华浙能发电有限公司， 浙江 宁海 315612）

结合国华宁海电厂成功应用 OPTIPRO 运行优化系统进行机组运行异常分析的案例， 介绍了OPTIPRO 运行优化系统在国华宁海电厂的深入应用， 为采用同类系统的电厂提供借鉴。

OPTIPRO； 运行优化； 异常分析； 性能诊断

1 系统介绍

OPTIPRO 系统是西门子 公司开 发的用 于发电厂机组动态运行管理和设备状态监测的在线运行优化系统，在热力系统整体能量平衡、质量平衡的基础上，依据现场测点数据进行在线热力循环计算，依据负荷、环境条件进行在线热力循环优化计算。系统对机组性能计算所涉及的数据进行预处理，得到过程参数和性能参数的有效值V和期望值 E， 并以此计算主要经济指标， 从而实现机组性能统计分析、运行操作指导和设备状态诊断等功能。其基本作用包括：

（1）实时机组性能计算， 给出实时的机组性能指标，包括标准煤耗、机组循环效率等。

（2）给出了 3 个值： 有效值 V、 期望值 E、 导出值（不能直接测量但可计算得到，如凝汽器洁净度、空预器漏风系数、入炉燃料热量、风煤比等）。

（3）通过期望值与有效值、有效值与实时值的比较，指导运行操作与设备性能诊断，辅助异常分析。

2 系统应用

宁海电厂借鉴其他已投用 OPTIPRO 系统的电厂的经验，进行了以下创新应用：

（1）将 OPTIPRO 系统的画面内容移到 PI系统的画面显示， 提高 OPTIPRO 系统开放程度， 使电厂所有技术人员在日常工作中通过主动接触都可以了解该系统计算的实时值和期望值，计算结果可为技术人员提供数据帮助。

（2）开辟运行导航栏， 将一些重要的运行参数、运行指标集中进行比照并与期望值作对比，指导运行操作。 在 OPTIPRO 计算结果的基础上，结合公司的经营数据，计算用于公司决策的实时成本、当前最佳成本指标，并开发相应的决策管理界面。

（3）以 OPTIPRO 为基础开发辅助考核软件，通过 OPTIPRO 产生的实时值与期望值的偏差进行 计 分 考 核 。 以 10 min 为 单 位 进 行 计 分 ， 每 1 h添加1个记录，最终按月进行统计考核，并据此开展全厂以供电煤耗为主的经济指标值竞赛，以经济杠杆为手段，将运行人员监盘、操控、调整的质量和工作数量与个人收入进行紧密、实时的关联，从而调动运行人员监盘调整的积极性，将机组的可控参数在运行人员力所能及的情况下调整到最佳状态。

（4）利用 OPTIPRO 模型， 与西门子公司合作开发机组冷端优化系统，在线计算最佳真空，完成循环水泵运行方式的技术经济比较，实现循环水泵优化运行的在线实时提醒。

（5）利用 OPTIPRO 模型，与西门子公司合作开发锅炉吹灰优化系统，对高温受热面进行分段建模，在线诊断锅炉各个受热面的清洁度，指导吹灰，实现锅炉效率与吹灰损失的整体优化。

（6）在 OPTIPRO 计算数据的基础上， 开发综合技术管理界面，区别运行、检修控制指标，以利于深入管理、责任分明，实现全员参与节能减排工作。

3 应用实例

3.1 发现机组真空低的原因

2010 年 5 月初， 随着气温逐渐上升， 宁海电厂4号机的真空在4台机组下降幅度最大。5月5日 16 ∶07， 满 负 荷 时 4 号 机 真 空 只 有-93.69 kPa，比 3 号 机 真空 低 1.5 kPa（见 表1）， 当 时 凝 汽 器 循环水进水温度 18℃， 出水温度 30℃， 如不加干预，到夏季循环水进水温度进一步上升后真空继续下降，不仅大幅增加机组的供电煤耗，而且可能限制机组带出力。 经济分析员应用 OPTIPRO 系统的凝汽器性能诊断功能，对4号机的凝汽器换热系数、洁净度和端差数据进行了分析，发现凝汽器的冷凝效率较差。 如 2010 年 5 月 7 日 1∶00（见表2）， 4 号机凝汽器换热系数的有效值 V 与期望值 E 的 偏 差 达 到-1 437（W/M2·℃ ） ， 凝 汽 器 洁 净 度有效值 V 与期望值 E 的偏差达到-0.371（见表3），凝汽器端差有效值V与期望值E的偏差达到3.583℃（见表4）， 在 4 台机组 中偏 差最大， 怀疑4号机凝汽器钛管较脏。

于是， 在 5月 13日进行凝汽器钛管定期胶球清洗时增加了清洗时间。 从 5 月 16 日 15∶28 与3 号机相同负荷下的橫向对比数据（表1）看， 偏差 已 明 显 减 小 ， 真 空 偏 差 缩 小 至 0.22 kPa， 排 汽温度偏差缩小至 0.36℃， 循环水出水温度偏差缩小至 0.05℃， 效果较明显。 5 月 18 日开始， 4 号机凝汽器安排了连续的胶球清洗，发现4号机真空进一步好转， 从表1 中 2010 年 5 月 21 日 16∶21数据可见，在相同负荷下4号机真空虽仍比3号机 低 0.33 kPa， 但 排 汽 温 度 只 相 差 0.03℃ ， 循 环水出水温度只相差 0.02℃， 已基本相同。 同时应用 OPTIPRO 性能诊断系统对 4 号机的凝汽器换热系数、 洁净度和端差曲线及数据列表（表2-4）跟踪对比，发现4号机的凝汽器换热系数、洁净度和端差都有明显好转，其有效值V与期望值E的偏差有明显缩小的趋势，再次证实了4号机真空差的主要原因是凝汽器钛管较脏影响了冷凝效率。胶球连续冲洗至 25 日，从表1 中 2010 年5 月 25 日 9∶52 满负荷数据可知， 3 号、4 号机真空及排汽温度偏差较小， OPTIPRO 性能诊断系统里4号机的凝汽器换热系数、洁净度和端差有效值V与期望值E的偏差缩小趋势也基本趋于稳定。为避免对钛管的过分磨损，暂停了4号机凝汽器的连续胶球清洗，改为定期加强清洗。另外了解到4号机在前次大修时凝汽器钛管未安排高压水冲洗，而其它机组都在大修时进行过冲洗，4号机凝汽器钛管确实存在比其它机组更脏的可能性。 由此可见， OPTIPRO 系统的凝汽器换热系数、洁净度及端差数据都是比较准确与可信的，可直接应用于凝汽器的性能诊断，及时发现异常工况，准确判断原因，并为确定即时控制措施提供实时依据。

表1 3号、4号机不同时间相同负荷下的参数记录

表2 连续胶球清洗后凝汽器换热系数的有效值V及期望值EW/M2·℃

表3 连续胶球清洗后凝汽器洁净度有效值V与期望值E的对比

表4 连续胶球清洗后凝汽器端差有效值V与期望值E的对比℃

3.2 迅速判断高加泄漏

2010 年 6 月 3 日， 国华宁海电厂 4 号机减负荷 至 300 MW，运 行 人 员 发 现 前 置 泵 入 口 给 水 流量比同负荷下正常值稍有偏大，就地检查各给水系统用户及相关管路也未发现泄漏。但经济分析员通过 OPTIPRO 运行优化系统的性能诊断曲线对给水系统的相关设备系统依次进行诊断分析，发现 4 号机组 3 号高压加热器（简称高加）的焓升和出水端差的期望值E与有效值V的偏差从6月 1 日开始明显增大（见表5、 表6）， 焓升有效值下 降 了 约 20 kJ/kg， 出 水 端 差 有 效 值 同 步 上 升 了约 7℃， 怀疑 4号机组 3号高加已经泄漏。 撤出高加进行参数对比，进一步证实确实存在泄漏。6月 5日， 利用调停机会对 3号、4号机组高加进行消缺， 发现有 10根 U 形管已破损， 从而进行了封堵处理。

表5 高加出水端差有效值V与期望值E的对比℃

表6 高加焓升有效值V与期望值E的对比kJ·kg

此次4号机3号高加泄漏能被及时发现，就是借助了 OPTIPRO 运行优化系统性能诊断这个异常分析平台，才能在大量给水系统设备中锁定故障设备，并在故障初期及时处理，避免了3号高加U形管进一步被高压给水冲刷损坏而造成重大设备事故。

4 结语

国华宁海电厂不仅借助 OPTIPRO 运行优化系统开展了机组的周经济指标分析和月经济指标分析、循环水和锅炉吹灰系统在线运行优化、即时在线指标竞赛考核记录等工作，而且应用该系统进行4号机真空低原因分析并采取实时控制措施， 应用系统的性能诊断曲线迅速判断出 4号机3 号高加 泄 漏， 说 明 OPTIPRO 运行优化系统不仅能有效应用于发电机组的经济运行及优化分析，还可以深入应用于机组设备的性能诊断和异常运行工况的分析控制。

[1]吕游,李巍，张晓波，等.应用运行优化软件（OPTIPRO）进行运行管理的探索和实践[J].内蒙古电力技术.2004，22（5）∶35-37.

[2]万文军，周克毅，胥建群．电站加热器泄漏故障能损分析[J]．汽轮机技术．2003，45（02）∶111-112．

（本文编辑：徐 晗）

App lication of OPTIPRO Operation Optim ization System to Analysis of Abnormal Operation of Units

WANG Ke-shan
（Shenhua Zhejiang Guohua Zheneng Power Generation Co.， Ltd， Ninghai Zhejiang 315612， China）

Illustrated with the successful application case of OPTIPRO operation optimization system to analysis of abnormal operation of units in Guohua Ninghai Power Plant， this paper introduces the application of OPTIPRO operation optimization system in the plant and can serve as a reference for power plants with the same type of systems.

OPTIPRO； operation optimization； abnormal operation analysis； performance diagnosis

TK321

： B

： 1007-1881（2011）10-0040-03

2011-05-25

王可山（1976-）， 男， 浙江宁海人， 助理工程师，从事发电厂集控运行工作。