火电机组热经济性分析组态软件设计

1/9火电机组热经济性分析组态软件设计朱锋杨波傅宏涛摘要针对大型热力发电厂性能分析系统可移植性较差的现状，介绍了一个新型的通用性强的在线火电机组热经济性分析软件系统，简述了组态原理及过程，给出了软件结构，对其中的类层次结构进行了详尽的分析，将热耗计算程序挂接到该组态软件中，运行良好，结果正确。关健词组态设计机组性能分析CONFIGURATIONSOFTWAREDESIGNOFHEATECONOMICANALYZINGFORPOWERUNITABSTRACTINACCORDANCEWITHTHEDISAPPOINTINGTRANSFERABILITYOFTHEPERFORMANCEANALYZINGSYSTEMFORLARGESCALETHERMALPOWERPLANTS,ANEWTYPEOFHEATECONOMICANALYZINGSOFTWARESYSTEMWHICHHAVINGGOODUNIVERSALITYFORONLINEPOWERUNITSISINTRODUCEDINTHISCONFIGURATIONPRINCIPLEANDTHEPROCESSAREBRIEFLYSOFTWARESTRUCTUREISALSO,THECLASSHIERARCHYISANALYSEDINRUNNINGISWELLANDTHERESULTISCORRECTWHILETHEHEATCONSUMPTIONCALCULATIONPROGRAMISARTICULATEDTOTHECONFIGURATIONSOFTWARE2/9KEYWORDSCONFIGURATIONDESIGNPERFORMANCEANALYZINGFORPOWERUNIT随着电力市场的发展，电厂对机组的运行经济性提出了越来越高的要求。要提高电厂的热经济，降低煤耗，就必须对机组的各项热经济性指标进行实时监控、分析、计算，指导电厂运行人员及时调整各项参数，使电厂的效率处于最佳状态。但是，在线监测和性能分析是一个动态过程，采集数据和热力计算要同时进行，而电厂的热力系统又常常会因故更改原有的运行方式，这就必然要对实时切换运行的系统进行分析计算。在现有的在线热经济性分析软件中，往往只考虑机组的单一工况而难于实际运行；另外，若要将一个系统应用到其它不同类型的机组上，需做大量的系统修改工作，可移植性较差，因而系统难以在实际中推广应用。本文正是针对这种发展趋势而进行了电厂火力发电机组在线性能分析及组态监测系统软件的编制工作。并将热耗计算程序挂接到已编好的组态软件中，运行良好。1组态程序大型火电机组类型繁多、热力系统各异。因此一个新型的通用性强的火电机组热经济性分析软件应具有如下特征1通用性强；2采用模块化设计；3组态方便；4界面友好；5基于用户设计。这样的系统就能对多种3/9类型的电站机组进行定量的热力系统计算如国产125MW机组、300MW机组，引进300MW机组、600MW机组等。计算输出的各项性能经济指标，可作为网内机组负荷调度、厂内机组负荷分配、设备技术改造、机组运行方案优化等的基础数据。我们在国内火电机组在线热经济性分析和监测领域的研究和开发应用情况的基础上，决定开发一个可组态的火电厂在线性能分析系统。系统开发平台为VISUALC，程序具有标准WIN9X全中文界面，操作简便。为使系统具有通用性，程序中提供了强大的组态功能。组态原理基于模块化分解方法，将热力系统分解为各种热力设备，程序中通过组态编辑器来实现组态，它类似于大多数应用软件的工具条，它根据热力设备特点，以形象的图块表示在工具条上，通过选择工具栏中相应的设备和连接管道，以搭积木的方式构造组态运行图。系统具有的各种图形编辑功能,可以方便地进行各种组态操作。组态程序为多文档界面MDI，一次可显示多个组态窗口，可同时进行多个机组系统组态，并可在窗口间相互切换，拷贝、粘贴组态运行图。2组态实现组态编辑器汽轮机组热力系统主要由热力设备及管道构成。程4/9序中定义了设备类CHEATER，管道类CLINE，这两个类及其派生类用于描述整个组态图。另外程序中还定义了CINFORECT类，用于记录设备位图上连接管道线的各个连接口的位置、状态及所连设备。1热力设备类CHEATERCHEATER类为各种设备类的基本类，从COBJECT类派生，类定义如下CLASSCHEATERPUBLICCOBJECTPROTECTEDDWORDMX1，MY1，MX2，MY2；PUBLICVIRTUALCPOINTGETINFOPOINTINTINDEX；VIRTUALINTHITTESTCPOINTPOINT；VIRTUALDRAWCDC，INT；VIRTUALSERIALIZECARCHIVEAR；保护成员MX1，MY1，MX2，MY2为设备位图的左上角与右下角坐标，以确定设备位图的位置和大小。GETINFOPOINT得到管道线与设备位图上连接点的坐标。5/9HITTEST判断管道线与设备位图的连接是否成功。若连线终点与设备上连接口之间的距离小于某限定值时，认为连接成功，返回1，否则返回0。DRAW用于在组态位置显示设备位图。SERIALIZE实现CHEATER类对象的存取。2管道线类管道线类CLINE从COBJECT类派生，类定义如下CLASSCLINEPUBLICCOBJECTPROTECTEDDWORDMX1，MY1，MX2，MY2；PUBLICCOLORREFMCOLOR；CHEATERPRE，NEXT；DWORDPREINDEX，NEXTINDEX；VIRTUALVOIDDRAW；VIRTUALVOIDSERIALIZECARCHIVEAR；保护成员MX1，MY1，MX2，MY2为管道线两端的坐标值，用以确定连线的位置。MCOLOR指定连线颜色。电厂系统中主要有三种管道蒸汽管道，给水管道和疏水管道，电厂现场一般用不同6/9的颜色来加以标识，程序中根据MCOLOR中保存的RGB颜色值来确认管道性质。CHEATER类指针PRE和NEXT分别指向管道线两端所连的设备，而PREINDEX和NEXTINDEX分别为管道线所连设备的序号。DRAW函数用以显示管道线，SERIALIZE函数实现CLINE类对象的存取。3派生类所有热力设备类均从CHEATER类派生，连线类从CLINE类派生，类层次结构如下图组态界面1组态界面组成组态系统的用户主窗口主要包括下列的主菜单项目组态、编辑、参数、运行、监测、检索打印、帮助信息、退出系统。2菜单功能实现菜单功能的实现是组态的主体部分，也是我们程序编制的主要方面。下面将说明所开发的组态系统的主要用户界面和功能。1开始新组态我们设计此软件的主要目的就是要实现组态功能，7/9开始新组态必须做好准备工作，即打开新文档，调出组态编辑器，给出相应机组的汽缸形式和凝汽器等固定设备。程序中打开新文档是调用CWINAPP类的ONFILENEW函数。此函数生成一个空文档，然后调用DELETECONTENTS函数把汽缸和凝汽器等机组固定设备添加到组态系统中，然后便可以利用组态工具条开始新组态。2新组态测试运行此菜单选项的功能主要是测试新组态的系统，判断是否有错，若有错误，给出相应的错误提示；否则给出正确信息。3参数输入由于运行的需要，某些数据可能要通过界面输入系统，为此我们定义了一个标签式对话框，用以把温度、压力、流量和其它参数输入系统。4监测监测主要是对必要的热力参数和热经济性指标给出一个定量的显示结果，以便运行人员及时得到信息，进行实时监测。程序中将重要热力参数和计算结果以图表和曲线的形式显示出来，主要有机组运行状态、热经济指标显示、偏差分析、热力过程曲线图和参数变化焓熵图。这些实时监测数据可以指导运行人员迅速的进行相应的操作，使机8/9组安全经济运行。5运行运行就是将用户组态好的热力系统投入运行，在线运行时程序自动记录机组运行方式的改变，并将相应信息传递给热耗计算程序，计算程序计算后将结果输出。由于计算结果与机组运行状态密切相关，因此，热耗计算程序与组态软件的挂接运行就显得十分重要。3算例及分析对于这个软件，需用一个实例来验证热耗计算程序与组态软件的挂接情况。这里以国产300MW机组为例。按电厂实际系统要求进行组态。其图形如图1所示。图1组态系统图将实际数据模拟现场采集方式输入系统计算机，启动运算系统，得到如图2的结果。经过分析，其结果是正确的。图2计算结果输出4结论1现有的计算机在线热经济性分析软件，往往只针对某特定机组型号和特定的运行方式，可移植性差，难9/9以适应实际运行中机组运行方式的调整；若要从一台机组移到另一台机组上，则要作很多修改才行，影响了热经济性分析程序的实际推广应用。因而，设计一种可视化的通用性较好的在线组态分析系统很有必要。2我们采用语言开发的汽轮机组在线组态分析系统，组态过程简单、方便，整个系统具有良好的人机界面，用户只需具有有关WINDOWS操作和电厂系统的简单知识，即可方便地完成组态过程。3实际300MW机组算例分析的准确性表明所开发的组态系统和性能分析程序