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青岛发电厂SIS系统工程案例

自1997年电力行业热工自动化标准化技术委员会提出sis概念以来,引起国内各电力研究院、设计院及相关软件厂商关注。sis概念的推出顺应了发电企业生产实践的需求,青岛发电厂信息化建设的历程就是受到sis的启发,青岛发电厂sis系统的应用可以作为发电企业建立企业信息化建设理念的一个参考。
一、对实时/历史数据库的需求
1.1竞价上网决策支持系统
该系统主要目标是在线计算机组运行实时成本,测算负荷与变动成本、固定成本以及边际电价等变量的对应关系,预测生产成本变化趋势,为控制成本提供准确的依据,能在统筹计算的基础上科学地为报价工作提供具有成本核算的报价建议。
一个时间段的发电生产成本是该时间段的固定成本与变动成本之和。固定成本统计和计算相对容易,变动成本主要来自实时数据采集,采集的数据包括:给粉机转速,制粉系统状态,机组有功功率,高厂变有功功率,循环入水温度,循环出水温度,凝汽器真空,主蒸汽流量,低压缸排汽温度,炉烟氧量,热井凝结水出水温度,燃油进油流量,燃油回油流量等。由于青岛发电厂1、2号机组的wdpf系统没有燃煤流量测点,燃煤流量的采集和计算成了课题的难点之一。为解决燃煤流量的计算,我们借助了给粉机转速和实时投入运行的制粉系统的台数,其计算公式为
式中,xi为给粉机转速(200i<1200);a为三次风带入锅炉的煤流量(占进入锅炉煤量的10%~15%)。
每台锅炉有16台给粉机,a=n×6.088(n为投入运行的制粉系统套数,共有4套),当1套制粉系统的磨煤机和排粉机都工作时(根据相应的开关量决定),三次风带入锅炉的煤流量为6.088t/h。此公式已经考虑了三次风通过再循环到磨煤机的煤量(约占30%)。但用上述公式计算的结果与生产日报中的入炉煤量、煤耗率对比,计算出的煤流量和煤耗率有明显偏差,认为估计系数0.137和6.088偏大。为解决这一问题,专门设立了1台数据采集微机,俐用原有的实时数据采集系统对相关数据进行了4个多月的高密度采集和存储,经过分析后将原系数进行了修正,使燃煤流量问题得以解决。
因此,对实时数据进行存储可为今后的数据碴询、统计、计算提供原始数据,是非常重要的。
1.2历史数据库
1996年,青岛发电厂1、2号机组相继投入运行后,为方便生产管理人员对机组运行状况的监控,立项开发了wdpf实时数据向mis传送系统。系统提供实时系统图、实时曲线、机组参数测点参数等显示功能,生产管理人员可在办公室监视发电现场各个系统的实时数据,通过实时数据对现场各个设备的运行情况有全面的了解。
系统将wdpf实时控制数据以.dat文件形式存放到服务器上,实现了在网络客户端对实时数据进行查询。由于wdpf系统中实时数据每分钟刷新一次,所以不能被其他系统直接利用。为了充分利用wdpf系统中的数据,必须将系统中的数据转换为sybase数据库格式进行存储和统计。实施方案采用visualbasic5.0把实时数据文件ai.dat转换成ai.txt纯文本文件,再用powerbuilder5.0对纯文本文件进行存储和统计,形成可直接利用的数据库文件。
1.3建立sis系统共享数据源
青岛发电厂于1999年研究制定了信息化建设3年规划。规划中的重点之一就是建立厂级实时/历史数据库平台,以该平台为基础整合各自动化系统,为sis各项应用提供集中的实时数据源,从而使电厂信息化建设走向“管控一体化”。
选择了20000测点的pi实时数据库,采用c/s结构,pi的服务器端软件安装在rs6o0o/f80及磁盘阵列双主机系统上,磁盘阵列为pi系统分配空间为18gb,目标是存储3年以上数据。接口机采用一台双网卡工控机,其中一个网卡连接wdpf的报表站,另一个网卡接入pi服务器所在的mis网络。在报表站装有基于tcp/ip协议的发包接口程序,pi服务器端装有接收程序。1号和2号机组的wdpf系统中共选取了8168个测点,定义了测点号,测点单位,测点位数,测点记录格式,测点的上、下报警界值。系统zui初定义刷新周期为1s,经实验运行基本稳定,但由于服务器时常处于过忙状态,接口机的buffer缓存功能频繁被启动,报表站的事件记录会累计膨胀,经实验测试,刷新周期定为3s时,在长期运行中buffer缓存功能处于零启动状态。鉴于实际需求,我厂将刷新周期定为5s。除wdpf系统中8168个测点外,目前接入pi数据库的测点还有36个关口表测点、82个厂用电表测点、600个状态检修测点和opm、吹灰优化等系统的补充测点共计9000余个,数据刷新周期为5s一次时,每月平均占用存储介质23omb左右,1年存储空间不满3gb。
目前安装客户端软件的生产管理人员均能在系统上查看dcs系统图、实时趋势图和制作excel报表,多数主管生产的总工和专工能在pi系统上自行建立个性化的系统图和趋势图。pi系统已经向tmms设备维护管理系统、生产指标系统、竞价上网系统、状态检修系统、opm运行优化系统、吹灰优化等系统等提供实时数据存取,各系统之间实现集成,数据传递准确、稳定。该系统实现了超限参数自动报警,能对异常的测点提供汇总表,系统还实现了与设备维护管理系统的接口,能为设备维护管理系统提供报缺依据。pi实时/历史数据库在青岛发电厂成功实施受到业内同行的关注,并在华电电力股份公司得以全面推广。
二、青岛发电厂在sis系统应用上的尝试
2.lopm性能在线监测及运行优化系统
实施opm所做的机组性能试验是在300、240、180、165mw4个工况负荷下进行,主要汁算项目包括:锅炉效率、汽机热耗、厂用电率、主要辅机电耗、机组发电煤耗、机组供电煤耗。实验摸清了导致机组煤耗偏高的具体原因及可能降低的范围,通过一系列的工况调整、设备消缺、局部改进,确定了各负荷下的*运行工况,并以此为基准,建立了耗差分析数学模型,并实现了计算机在线监测。
青岛发电厂opm系统根据机组性能优化管理系统的要求,加装了飞灰含碳量、循环水泵电流等测点,并将其接入pi数据库。系统实现了在线监测、报警查询、常数设定、异常查询、自动寻优等功能。特别是自动寻优等功能,系统在300、240、180、165mw负荷段动态记录*工况,并能自动替换优化基准值。系统还融入合理的经济性考评功能,使得机组在运行过程中实施动态考核,并建立机组运行考核的奖励机制。通过采用opm在线监测系统对电厂运行采用可控耗差统计值进行考核及管理,提高了运行管理水平,降低了机组运行煤耗。提高了今后竞价上网时的竞争能力。
2.2锅炉受热面污染监测及吹灰优化系统
2002年10月,青岛发电厂委托上海泓奥电力科技有限公司,并会同国内多家科研院所共同展开了锅炉受热面污染监测及吹灰优化系统研发工程,以青岛电厂1号锅炉为实验点,于2003年10月正式投入运行。
该系统通过对锅炉各受热面的污染状况进行量化处理,实现了对锅炉受热面污染程度实时在线监测,并且做到可视化,可作为运行人员判断锅炉受热面积灰污染程度和锅炉运行工况状态的依据。
系统通过锅炉结构参数的数值化处理模块、实时数据预处理模块、锅炉各受热面热平衡和传热特性计算模块、用于消除负荷变化和参数扰动的模糊神经网络算法等模块,实时计算各受热面洁净因子,对锅炉受热面污染程度做了可视化处理。根据可视化界面,运行人员可及时了解锅炉各受热面的积灰污染程度,确定各受热面的吹灰需要,克服了以往盲人摸象式的吹灰模式。该系统给出了获取吹灰模式的方法,并按照该方法确定了青岛1号锅炉的相对*吹灰模式。以往锅炉受热面的吹灰模式单纯参照排烟温度或按照固定的时间间隔,没有考虑机组煤种的变化,该系统能适应不同煤种的需要,根据不同的煤种,通过积灰特性数据库和洁净因子统计模块对污染临界数值作出调整,实现动态吹灰优化。系统提出了在确保机组安全的前提下,以提高机组整体性能为主的吹灰优化思想。系统投入后不但提高了锅炉效率,汽轮机效率也得到提高。系统还具有锅炉性能的在线分析,实现了锅炉各受热面烟气温度分布、各项热损失、燃烧工况等性能的在线监测。运行人员可以此作为依据,直观地了解锅炉的运行状况,指导运行人员进行优化调整。为提高锅炉受热面污染状态监测的准确性,结合已有的测点,系统将增设和改造部分测点,并增设das数据采集前置机,完成信号点的数据采集和测点数据到dcs系统的传输,zui终进入pi实时数据库。
2.3状态检修系统
由于缺乏经验,缺乏可靠的数据支持,由目前的大、小修制向状态检修过渡还有相当的困难为早日实现状态检修目标,青岛发电厂于2001年初立项实施状态检修系统,以1号机组的主机和主要辅机做试点,实现设备健康状况在线与离线监测,辅助设备缺陷管理,并从中积累向状态检修制过渡的经验和数据。系统以恩泰克enshare设备状态监测检修集成系
统软件为核心,在wdpf系统原有测点的基础上补充油液监测、电机检测等测点,通过加装传感器、现场网络布线、安装采集装置等,建立一套参数采集系统。发电设备状态检修管理系统软件具有实时状态参数,和人工巡检参数录入二种数据收集。能定期汇总设备参数生成状态分析报告。能汇总各设备情况制定(或辅助制定)包括检修项目、检修时间和检修工期在内的检修计划。系统能准确的完成状态检测、参数收集、设备健康评估及检修计划制定。关键技术包括与完成状态检测的pi数据库的接口;远红外热成像、汽轮机振动、油液采样等检测方法;设备状态的专家诊断和检修计划的科学制定。
状态检修系统于2002年初投入实验性运行
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