燃煤电厂SIS系统的研究(二)(李江林)

  作者:李江林
2005/10/19 8:53:41
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2.2 经济性诊断

经济性诊断是SIS系统的基本功能,电厂的经济性诊断包括厂级性能计算、机组性能计算、以及基于耗差分析的设备、机组的经济性诊断。耗差分析分为两个步骤:首先是通过等熵焓降法或循环函数法分析机组参数对机组效率的影响,从而确定该参数对机组运行经济性的影响程度;其次,耗差分析工具还能够在线分析由实际运行工况与理想工况之间的偏差给机组运行经济性带来的定量耗差。机组的运行模式是影响机组运行经济性的重要因素,机组的运行工况可以分为可控参数和不可控参数两大类,可控参数包括锅炉排烟温度、飞灰含碳量、过热器喷水、再热器喷水、过热蒸汽温度和压力、再热蒸汽温度以及凝汽器真空等;不可控耗差包括再热器压损、空预器漏风、高、中压汽缸的效率、轴封漏汽量、凝汽器过冷度、加热器端差等。可控参数的耗差分析是优化机组运行工况、有效降低可控耗差和提高机组运行经济性的基础。在可控耗差分析的基础上,通过运行操作指导与闭环反馈控制两种模式,南京大陆SIS系统提供了高级应用模块及子系统,有效的降低了可控耗差。SIS系统还通过可控及不可控参数的耗差分析,提供了设备与机组状态诊断的重要工具。

2.3 高级应用模块和子系统

以优化经济运行为目的的高级应用模块和子系统是南京大陆SIS解决方案中的重要环节,南京大陆SIS系统中的机组的耗差分析与厂级性能计算是以经济性诊断为主要目的的应用模块,而高级应用模块和子系统是降低可控耗差、提高机组乃至全厂运行经济性的重要工具。南京大陆SIS解决方案中主要包括以下子系统:

● 机组工况优化;

● 全厂负荷分配;

● 基于神经网络的锅炉燃烧优化控制;

● 优化吹灰;

● 凝汽器状态诊断与经济运行;

● 循环水水务管理;

● 制粉系统经济运行。

高级应用模块还包括:过程信息管理模块;性能计算模块;电厂负荷优化调度软件模块;锅炉清洁模块;汽机寿命管理模块;锅炉寿命管理模块;辅机寿命管理模块;诊断功能系统;电厂设备测试模块;数据调整模块;优化控制模块;维修、备件管理模块;文档、工程管理、环保管理模块;经营计划管理、技术经济分析、报价支持高层软件模块等。

3.SIS高级应用子系统功能

3.1 机组工况优化

机组工况优化是提高机组运行经济性的关键环节,以往通常的做法是以设计工况作为理想工况,由于机组的制造误差、特性的变迁以及煤质的变化等因素的影响,一方面设计工况并不一定是机组的最优工况,另一方面,设计工况并不一定是机组的能达最优工况。机组的能达最优工况是指在机组当前条件下,在均衡锅炉效率、汽轮机效率、厂用电以及大气污染物排放等多种经济性指标的前提下,利用各种优化方法得到的最优运行工况。综合利用热力实验、基于神经网络的多变量机组静态特性模拟、动态特性模拟、以及遗传算法等先进的优化方法对机组的运行工况进行优化,以寻求机组以综合经济效益为目标的能达最优工况。

3.2 全厂负荷分配

全厂负荷分配建立在对机组运行特性的综合分析基础之上,系统通过机组的实时运行数据,对机组运行的负荷-效率曲线进行动态回归,对机组燃烧特性、动态响应特性进行在线分析。全厂负荷分配系统在综合机组负荷-效率特性、低负荷稳燃特性、以及机组负荷跟随动态响应特性基础上,通过全厂机组间的负荷优化分配实现全厂经济运行、安全运行、并实现AGC的快速跟随,保证全厂的供电品质。

3.3 锅炉燃烧优化控制

基于神经网络的锅炉燃烧优化是降低炉侧可控耗差的重要技术手段,锅炉燃烧优化控制系统是以提高锅炉燃烧的经济性、降低大气污染物排放为目的的高级应用系统。锅炉燃烧优化控制系统是一套闭环反馈控制系统,系统基于锅炉可控参数反馈(如飞灰含碳量、排烟温度、NO 排放等),利用基于神经网络的多变量非线性预测控制方法,通过对锅炉燃烧操作变量(如:一次风、二次风等)的优化闭环控制,实现锅炉经济运行。

3.4 优化吹灰

吹灰对机组运行经济性的影响有很多方面:积灰会影响锅炉受热面的正常换热,使排烟温度升高,进而影响锅炉的运行效率;过度吹灰不仅会造成大量的能量损耗,而且还会损伤锅炉受热面。优化吹灰是在综合分析锅炉运行效率、吹灰能量损失以及锅炉受热面损伤的基础上,通过实时的积灰诊断与吹灰自学习控制实现吹灰系统的优化运行。吹灰优化系统通过对吹灰过程的监控,可以分别对锅炉各个受热面的吹灰过程进行优化,与吹灰程控系统构成闭环控制。

3.5 凝汽器状态诊断与经济运行

凝汽器的状态诊断与经济运行包括两个主要环节:凝汽器的状态诊断、循环水系统的经济运行。凝汽器的状态诊断是凝汽器运行优化的基础,SIS系统利用基于神经网络的软测量技术,通过对凝汽器实时运行数据的动态分析与诊断,实现了凝汽器清洁系数与空气渗入的分离与实时诊断。凝汽器的状态诊断一方面为凝汽器的经济运行提供了基础数据,另一方面通过凝汽器状态诊断可以实现胶球清洗系统的优化运行,并实现真空系统的状态检修。

循环水系统的经济运行建立在凝汽器状态诊断的基础之上,以寻求汽轮机效率、循环水泵厂用电、循环水蒸发损失等多目标综合经济性最优为目的的实时优化决策系统。这里采用了基于凝汽器状态诊断的凝汽器神经网络多变量特性模型以及有效的实时优化方法。

3.6 循环水水务管理

循环水水务管理系统通过建立循环水蒸发模型、通过对循环水系统的实时水量、水质数据分析,建立循环水系统的动态水平衡,从而实现循环水系统的状态诊断、动态水量预测,为冷却水塔的管理、循环水补给水系统的经济运行以及循环水排污控制提供优化运行指导。

3.7 制粉系统经济运行

制粉系统运行优化是建立在煤质可磨特性分析、制粉系统状态诊断以及锅炉燃烧特性分析的基础之上,是寻求锅炉效率与磨煤机电耗综合经济效益最佳的制粉系统经济运行模式的高级应用系统。南京大陆SIS系统提供了从煤质可磨特性分析、煤粉细度实时检测到制粉系统的状态诊断与经济运行的功能。

南京大陆SIS系统的还具有极强的可扩展性,随着认识和需求的不断提高,通过在SIS基本框架及基本功能的基础上作进一步深入开发,可以扩展如下功能:(1)、远程监视和诊断功能。SIS应用为火电厂提供了统一的过程数据平台,该系统可向远方的生产指挥中心提供可靠的历史/实时数据,使生产指挥人员能全面准确地掌握各发电厂的运行情况,便于电力公司的管理和指挥,同时促进了火电厂远程诊断及远程技术服务业务的开展,专家们提供的意见将全面提高电站运行的经济性和安全性。(2)、机组寿命计算和管理功能。以SIS提供的完整的历史数据和不断更新的数据信息的支持,通过机组主要中心件的金属温度及其变化率来计算热应力,并评估寿命损耗,为机组的维护和管理提供科学的依据。(3)、机组仿真功能。在SIS中建立机组的数学模型,通过SIS的历史/实时数据,分析机组运行的情况,促进运行人员操作水平的提高。(4)、负荷预测功能。为了适应国内电力系统改革、发展和管理的要求,满足发电厂在厂网分开形势下能积极主动上网报价要求,对下一时段负荷进行实时分析预测,计算下一时段供电成本,及早争取报价主动。(5)、故障诊断功能。该功能模块往往需要大量的实时或历史数据,有的需采取特殊的快速采样,开发出相应的分析软件,配置专门的工作站完成特定主辅机故障诊断功能。

综上所述,南京大陆SIS架构采用先进、可靠、成熟的技术,为自动化和信息化系统构筑了良好的运行平台,同时为数字化电厂的构筑提供了强大的、可扩展的灵活架构,并为燃煤电厂ERP(MIS)应用提供了基础数据支撑和灵活便捷的应用扩展能力。

相关链接:燃煤电厂SIS系统的研究(一)(李江林)

本文由作者向AMT授权发布

作者联系方式:li_jlin@sina.com

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李江林先生, 工学博士,电气高级工程师,江苏南京大陆软件技术开发有限公司工作,任副总经理职务。 长期从事电力行业的生产技术和经营管理工作,先后参与了水电、供电、火电等工作;负责过国内和国外火力发电厂的建设和管理工作;熟悉电厂的基建、运行、检修和企业管理;担任过专职工程师、生产技术科长、副总工程师、总工程师、副总经理职务,有丰富的电力行业技术背景和生产经营管理经历。 特长领域:IT规划、发电企业管理咨询、项目管理、数字化电厂、知识管理、企业信息门户、流程管理、电子商务等。
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