1、廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用摘要:以火力發(fā)電廠中的廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS實(shí)施為例,講解廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)如何為電廠生產(chǎn)過程提供綜合優(yōu)化服務(wù),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)管理和監(jiān)控。關(guān)鍵詞:火電廠;廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS;引言:火力發(fā)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS,Supervisory Information System for plant level,為火力發(fā)電廠建立全廠生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫平臺(tái),并為全廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程綜合優(yōu)化服務(wù)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程監(jiān)控和管理信息系統(tǒng),屬于廠級(jí)生產(chǎn)過程自動(dòng)化范疇,其主要目的是建設(shè)實(shí)現(xiàn)廠級(jí)管理信息系統(tǒng)(MIS和機(jī)組實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)即分散控制系統(tǒng)(DCS、輔助車間控制系統(tǒng)(P

2、LC、電器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)和電能計(jì)量系統(tǒng)等之間的橋梁,在整個(gè)電廠范圍內(nèi)信息共享,真正做到管控一體化,為全廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程綜合優(yōu)化服務(wù),提高電廠整體效益。目前,各火力發(fā)電廠SIS系統(tǒng)的設(shè)置還處于開發(fā)、應(yīng)用、推廣階段,前一階段SIS 的規(guī)模、功能和技術(shù)條件還不統(tǒng)一,因此尚需要不斷嘗試、總結(jié)和提高。一、廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電廠信息化層次結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)單歸結(jié)為三層:PCS,SIS,MIS。PCS為生產(chǎn)過程控制系統(tǒng),處于信息化的底層。SIS從PCS接收信息,完成信息存儲(chǔ)、分析和計(jì)算,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控和管理、運(yùn)行優(yōu)化等功能。SIS中的原始數(shù)據(jù)或運(yùn)算結(jié)果可以直接在本層終端上顯示,也可上傳到 MIS網(wǎng)絡(luò)顯示使用,或下傳到

3、PCS中參與控制。MIS為管理信息系統(tǒng),包括人員管理、物資管理、財(cái)務(wù)管理、辦公自動(dòng)化等,為企業(yè)的經(jīng)營(yíng)決策服務(wù)。MIS上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可通過SIS獲取。SIS作為建立在PCS和MIS之間的個(gè)高速度、高可靠性、超大數(shù)據(jù)容量的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),在確保生產(chǎn)安全的要求下,將原本相互獨(dú)立的、在可靠性、安全性和實(shí)時(shí)性等方面存在著明顯差異的機(jī)組PCS和全廠MIS有機(jī)的連接在一起,在整個(gè)電廠范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息和管理信息共享。并通過全廠范圍的實(shí)時(shí)監(jiān)控、優(yōu)化控制和全廠負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度等軟件,實(shí)現(xiàn)在整個(gè)電廠范圍內(nèi)充分發(fā)揮主輔機(jī)設(shè)備的潛力,達(dá)到使整個(gè)電廠工藝系統(tǒng)運(yùn)行在最佳工況的目的。二、廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的功能廠級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng)對(duì)于電

4、廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。主要集中各單元機(jī)組的參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)信息、從廠級(jí)管理的高度對(duì)各機(jī)組運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)視、分析和判斷,并做出決策,指揮機(jī)組運(yùn)行。廠級(jí)負(fù)荷自動(dòng)分配系統(tǒng)經(jīng)通訊接口站接收電網(wǎng)中調(diào)負(fù)荷指令,依據(jù)本廠各機(jī)組運(yùn)行狀態(tài),自動(dòng)對(duì)機(jī)組的負(fù)荷分配進(jìn)行優(yōu)化、管理,及動(dòng)態(tài)負(fù)荷最優(yōu)配置,并向各單元機(jī)組發(fā)出給定負(fù)荷指令,以求得到最佳的電力生產(chǎn)安全性及經(jīng)濟(jì)效益。1、監(jiān)視、指導(dǎo)機(jī)組的運(yùn)行當(dāng)機(jī)組在一定的負(fù)荷下運(yùn)行時(shí),各種參數(shù)存在著與負(fù)荷及其他運(yùn)行條件對(duì)應(yīng)的理想值,通常稱之為目標(biāo)值。這些目標(biāo)值是根據(jù)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、熱力實(shí)驗(yàn)等技術(shù)參數(shù)確定的,機(jī)組在運(yùn)行過程中,如果這些參數(shù)偏離了目標(biāo)值,就會(huì)造成熱經(jīng)濟(jì)損失。因

5、此SIS系統(tǒng)應(yīng)具有監(jiān)視機(jī)組的運(yùn)行參數(shù),在其發(fā)生偏離時(shí),及時(shí)警告并對(duì)偏離進(jìn)行分析計(jì)算,得出調(diào)整的操作方式,以指導(dǎo)機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化。2、降低發(fā)電企業(yè)的火電煤耗電廠SIS系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)適時(shí)調(diào)整和負(fù)荷調(diào)度建議,對(duì)機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整、及時(shí)優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行條件,減少損耗,降低機(jī)組運(yùn)行的成本,從整體和全局觀點(diǎn)出發(fā),降低發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)成本。3、科學(xué)分配機(jī)組負(fù)荷根據(jù)電網(wǎng)中調(diào)所下達(dá)的全廠發(fā)電總負(fù)荷,對(duì)各機(jī)組出力實(shí)施不同的負(fù)荷分配方式,為發(fā)電企業(yè)帶來的效益完全不同。因此,電廠SIS系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行科學(xué)合理的負(fù)荷分配,在滿足廠級(jí)總負(fù)荷時(shí),以大偏差優(yōu)先,小偏差負(fù)荷優(yōu)化為原則,同時(shí),根據(jù)各單元機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)性能,盡可能滿足單元機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化操

6、作條件,以獲取整體的最大經(jīng)濟(jì)效益。4、降低成本、提高效益降低成本,提高經(jīng)濟(jì)效益是所有企業(yè)追求的目標(biāo),也是電廠SIS系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。通過調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài),使之能更經(jīng)濟(jì)、更可靠、更穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)全廠的發(fā)電負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)合理分配,以獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益,也是降低發(fā)電企業(yè)的電力生產(chǎn)成本和提高效益的具體表現(xiàn)。5、管控一體化隨著中國(guó)國(guó)家電力公司體制改革的深入發(fā)展,廠網(wǎng)分開,競(jìng)價(jià)上網(wǎng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)順應(yīng)經(jīng)濟(jì)改革的必然發(fā)展趨勢(shì)。由于電力市場(chǎng)的出現(xiàn),使電力調(diào)度、運(yùn)行方式、決策管理、計(jì)劃和財(cái)務(wù)各部門圍繞發(fā)電企業(yè)最大利益目標(biāo)而工作,就必須加快企業(yè)信息化建設(shè),高度重視整合企業(yè)的軟、硬件資源,生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)信息資源。綜合

7、考慮管理信息系統(tǒng)和生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的整合,加快電廠SIS系統(tǒng)的應(yīng)用及IT技術(shù)的提升,以實(shí)現(xiàn)全廠范圍內(nèi)的管控一體化提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。三、廠級(jí)SIS的可控指標(biāo)優(yōu)化1、SIS可控指標(biāo)基本值選擇火電廠中監(jiān)測(cè)的指標(biāo)有很多,其中可以分為可控指標(biāo)和不可控指標(biāo),可控指標(biāo)是指通過運(yùn)行調(diào)整可以改變的技術(shù)指標(biāo),并可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的優(yōu)化,如:蒸汽溫度、壓力、真空、預(yù)熱器入門氧量、飛灰可燃物等;而不可控指標(biāo)則是因?yàn)榄h(huán)境、設(shè)計(jì)、制造等誤差所形成的,如:水泵焓升、高壓缸效率、鍋爐效率等。在利用SIS系統(tǒng)進(jìn)行指標(biāo)優(yōu)化的時(shí)候通常是對(duì)可控指標(biāo)進(jìn)行控制,因此,在實(shí)施中應(yīng)首先對(duì)可控指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行確定,為系統(tǒng)提供參考依據(jù),具體的選值方式如

8、下。 1制造廠商提供的數(shù)據(jù)為依據(jù)。 2利用最佳運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)沒定。 3利用變T況熱力計(jì)算的結(jié)果。4利用歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果。5自動(dòng)尋找優(yōu)化參數(shù),即利用峰值分析,確定最佳配合參數(shù)。2、可控指標(biāo)的分解所謂的可控指標(biāo)分解就是當(dāng)統(tǒng)計(jì)某些數(shù)據(jù)往一個(gè)時(shí)期內(nèi)的運(yùn)行情況,用某種計(jì)算方法對(duì)其進(jìn)行管理模式。如果以五班四倒的管理方式來分析。如果要解某各班次的工作情況通常可以利用人工式進(jìn)行檢查,SIS產(chǎn)的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)值參數(shù)按照五天為一個(gè)循環(huán)進(jìn)行,按照火電廠的運(yùn)行值班的表將5天的值班次序制成一個(gè)表格,并按值班的次序推算。然后將表格與設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)結(jié)合起來,就看對(duì)指標(biāo)完成分解,從而對(duì)各個(gè)班次的運(yùn)行情況進(jìn)行了解與分析,從而達(dá)到調(diào)整

9、與管理的目的。四、實(shí)現(xiàn)電廠SIS系統(tǒng)的功能模塊電廠熱力系統(tǒng)中設(shè)備多而復(fù)雜,許多設(shè)備常處于高溫、高壓、高應(yīng)力條件下工作,發(fā)生異常事故或故障現(xiàn)象的概率較高。按傳統(tǒng)的操作管理方式,運(yùn)行人員無法清楚、正確地掌握熱力設(shè)備的運(yùn)行狀況,只能根據(jù)設(shè)備制造廠或電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)制定規(guī)程操作,電廠各機(jī)組熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性往往達(dá)不到要求,甚至發(fā)生運(yùn)行事故。電廠SIS系統(tǒng)的引入,是通過將各機(jī)組控制系統(tǒng)及相關(guān)輔助系統(tǒng)和公用系統(tǒng)等聯(lián)成一體的通訊網(wǎng)絡(luò),組成廠級(jí)管控一體化的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng)。從廠級(jí)管理的高度對(duì)各機(jī)組實(shí)現(xiàn)參數(shù)監(jiān)測(cè)、機(jī)組振動(dòng)檢測(cè)、故障診斷及性能計(jì)算和耗差分析等指導(dǎo)機(jī)組運(yùn)行,有效地提高機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠

10、性。延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,減少重大事故的發(fā)生,及由此帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益,從根本上保證了電廠的安全運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)利益。1、經(jīng)濟(jì)分析模塊電廠各機(jī)組處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)在線性能優(yōu)化計(jì)算、分析和操作指令。以主要給出高壓缸、中壓缸、低壓缸效率和整機(jī)效率,熱耗,各加熱器參數(shù)及性能分析、機(jī)組工作過程的熱力過程線,計(jì)算值和設(shè)計(jì)工況的偏差值以及這些偏差值引起的能量損耗等等。據(jù)此評(píng)價(jià)運(yùn)行的質(zhì)量及機(jī)組設(shè)備的完好程度,對(duì)提高機(jī)組的管理和適時(shí)安排機(jī)組的檢修具有重要意義。2、壽命管理模塊壽命監(jiān)測(cè)的主要功能是在汽輪機(jī)起停過程和甩負(fù)荷等負(fù)荷激烈變化過程中,在線計(jì)算和監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子由于受到交變熱應(yīng)力作用而產(chǎn)生的低周波疲勞損耗,該模塊對(duì)保證汽

11、輪機(jī)在役期內(nèi)的安全、機(jī)組運(yùn)行以及延長(zhǎng)老機(jī)組的壽命具有重要的指導(dǎo)作用。3、負(fù)荷最優(yōu)分配模塊根據(jù)電廠各機(jī)組間熱耗、升降負(fù)荷特性、設(shè)備壽命損耗和燃料價(jià)格等因素,對(duì)機(jī)組間的負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化分配(包括啟停,使整個(gè)電廠可以在最低的成本下運(yùn)行。如果再附加一些其它的成本因素就可以形成電廠競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的成本核算模塊或報(bào)價(jià)系統(tǒng)。4、啟動(dòng)指導(dǎo)模塊將機(jī)、爐起停及負(fù)荷變化時(shí)的主要參數(shù)清晰地顯示在屏幕上,并根據(jù)運(yùn)行規(guī)程及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),利用實(shí)測(cè)參數(shù),對(duì)本次操作作出評(píng)價(jià)及對(duì)下一步操作作出提示。同時(shí),對(duì)不符合操作規(guī)程的操作或壽命消耗記錄下來,供分析故障時(shí)參考。該模塊對(duì)用手動(dòng)操作的或半自動(dòng)操作的機(jī)組運(yùn)行人員特別具有實(shí)用價(jià)值。5、振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故

12、障診斷模塊本模塊著重對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)參數(shù)及相關(guān)參數(shù)引入計(jì)算站進(jìn)行分析,對(duì)汽輪機(jī)采用熱力參數(shù)診斷法進(jìn)行診斷。對(duì)于高溫、高壓部件,其熱應(yīng)力是設(shè)備安全運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo),故溫度、壓力等值要設(shè)定嚴(yán)格的限值范圍,一旦發(fā)生越限情況,系統(tǒng)便會(huì)發(fā)生報(bào)警。若發(fā)生報(bào)警,系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)進(jìn)入模糊故障診斷模塊,進(jìn)行引起該越限原因的診斷計(jì)算,從而判別可能發(fā)生的故障。6、報(bào)表輸出模塊狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)表模塊可以將計(jì)算機(jī)采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分類、歸檔,將8小時(shí)或24小時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)每隔一小時(shí)為一組打印報(bào)表輸出。同時(shí)有關(guān)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性技術(shù)指標(biāo)也以報(bào)表形式打印輸出,對(duì)機(jī)組在整個(gè)運(yùn)行期內(nèi)的壽命累計(jì)損耗以曲線及數(shù)據(jù)方式打印輸出、故障以曲線或報(bào)告形式打印輸出供高級(jí)管理人員和技術(shù)人員分析、決策、保存使用。結(jié)論:電廠SIS系統(tǒng)的推廣應(yīng)用尚處在起步階段,其系統(tǒng)功能、監(jiān)控方式、系統(tǒng)管理范圍等在具體的應(yīng)用實(shí)踐中,將順應(yīng)電力市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì),不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、逐步完善。但在未來的十年中,隨著電力技術(shù)的發(fā)展日趨成熟,電廠SIS系統(tǒng)的建立,在廠網(wǎng)分開,競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的電力市場(chǎng)中,將有助于電力企業(yè)的科學(xué)化管理,有助于建立適合我國(guó)電力企業(yè)的生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)5張猛.電廠SIS監(jiān)控信息系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)機(jī)電工程,2009,09.