厂级监控信息系统在火电厂中的应用

1、厂级监控信息系统在火电厂中的应用摘要:以火力发电厂中的厂级监控信息系统(SIS实施为例,讲解厂级监控信息系统如何为电厂生产过程提供综合优化服务,实现生产过程实时管理和监控。关键词:火电厂;厂级监控信息系统(SIS;引言:火力发电厂厂级监控信息系统(SIS,Supervisory Information System for plant level,为火力发电厂建立全厂生产过程实时/历史数据库平台,并为全厂实时生产过程综合优化服务的实时生产过程监控和管理信息系统,属于厂级生产过程自动化范畴,其主要目的是建设实现厂级管理信息系统(MIS和机组实时控制系统即分散控制系统(DCS、辅助车间控制系统(P

2、LC、电器网络监控系统和电能计量系统等之间的桥梁,在整个电厂范围内信息共享,真正做到管控一体化,为全厂实时生产过程综合优化服务,提高电厂整体效益。目前,各火力发电厂SIS系统的设置还处于开发、应用、推广阶段,前一阶段SIS 的规模、功能和技术条件还不统一,因此尚需要不断尝试、总结和提高。一、厂级监控信息系统的结构电厂信息化层次结构可以简单归结为三层:PCS,SIS,MIS。PCS为生产过程控制系统,处于信息化的底层。SIS从PCS接收信息,完成信息存储、分析和计算,实现生产监控和管理、运行优化等功能。SIS中的原始数据或运算结果可以直接在本层终端上显示,也可上传到 MIS网络显示使用,或下传到

3、PCS中参与控制。MIS为管理信息系统,包括人员管理、物资管理、财务管理、办公自动化等,为企业的经营决策服务。MIS上的实时数据可通过SIS获取。SIS作为建立在PCS和MIS之间的个高速度、高可靠性、超大数据容量的网络系统,在确保生产安全的要求下,将原本相互独立的、在可靠性、安全性和实时性等方面存在着明显差异的机组PCS和全厂MIS有机的连接在一起,在整个电厂范围内实现生产信息和管理信息共享。并通过全厂范围的实时监控、优化控制和全厂负荷优化调度等软件,实现在整个电厂范围内充分发挥主辅机设备的潜力,达到使整个电厂工艺系统运行在最佳工况的目的。二、厂级监控信息系统的功能厂级实时监控信息系统对于电

4、厂的安全稳定运行具有十分重要的意义。主要集中各单元机组的参数及设备状态信息、从厂级管理的高度对各机组运行工况进行监视、分析和判断,并做出决策,指挥机组运行。厂级负荷自动分配系统经通讯接口站接收电网中调负荷指令,依据本厂各机组运行状态,自动对机组的负荷分配进行优化、管理,及动态负荷最优配置,并向各单元机组发出给定负荷指令,以求得到最佳的电力生产安全性及经济效益。1、监视、指导机组的运行当机组在一定的负荷下运行时,各种参数存在着与负荷及其他运行条件对应的理想值,通常称之为目标值。这些目标值是根据设计、运行、热力实验等技术参数确定的,机组在运行过程中,如果这些参数偏离了目标值,就会造成热经济损失。因

5、此SIS系统应具有监视机组的运行参数,在其发生偏离时,及时警告并对偏离进行分析计算,得出调整的操作方式,以指导机组的运行优化。2、降低发电企业的火电煤耗电厂SIS系统应根据适时调整和负荷调度建议,对机组运行进行调整、及时优化机组运行条件,减少损耗,降低机组运行的成本,从整体和全局观点出发,降低发电企业的生产成本。3、科学分配机组负荷根据电网中调所下达的全厂发电总负荷,对各机组出力实施不同的负荷分配方式,为发电企业带来的效益完全不同。因此,电厂SIS系统应进行科学合理的负荷分配,在满足厂级总负荷时,以大偏差优先,小偏差负荷优化为原则,同时,根据各单元机组负荷响应性能,尽可能满足单元机组负荷优化操

6、作条件,以获取整体的最大经济效益。4、降低成本、提高效益降低成本,提高经济效益是所有企业追求的目标,也是电厂SIS系统所要实现的目标。通过调整机组的运行状态,使之能更经济、更可靠、更稳定运行,对全厂的发电负荷进行科学合理分配,以获取最大的经济效益,也是降低发电企业的电力生产成本和提高效益的具体表现。5、管控一体化随着中国国家电力公司体制改革的深入发展,厂网分开,竞价上网已经成为电力系统顺应经济改革的必然发展趋势。由于电力市场的出现,使电力调度、运行方式、决策管理、计划和财务各部门围绕发电企业最大利益目标而工作,就必须加快企业信息化建设,高度重视整合企业的软、硬件资源,生产过程实时信息资源。综合

7、考虑管理信息系统和生产过程控制系统的整合,加快电厂SIS系统的应用及IT技术的提升,以实现全厂范围内的管控一体化提供了坚实基础。三、厂级SIS的可控指标优化1、SIS可控指标基本值选择火电厂中监测的指标有很多,其中可以分为可控指标和不可控指标,可控指标是指通过运行调整可以改变的技术指标,并可以实现生产的优化,如:蒸汽温度、压力、真空、预热器入门氧量、飞灰可燃物等;而不可控指标则是因为环境、设计、制造等误差所形成的,如:水泵焓升、高压缸效率、锅炉效率等。在利用SIS系统进行指标优化的时候通常是对可控指标进行控制,因此,在实施中应首先对可控指标的标准值进行确定,为系统提供参考依据,具体的选值方式如

8、下。 1制造厂商提供的数据为依据。 2利用最佳运行经验没定。 3利用变T况热力计算的结果。4利用历史统计数据的分析结果。5自动寻找优化参数,即利用峰值分析,确定最佳配合参数。2、可控指标的分解所谓的可控指标分解就是当统计某些数据往一个时期内的运行情况,用某种计算方法对其进行管理模式。如果以五班四倒的管理方式来分析。如果要解某各班次的工作情况通常可以利用人工式进行检查,SIS产的准确统计值参数按照五天为一个循环进行,按照火电厂的运行值班的表将5天的值班次序制成一个表格,并按值班的次序推算。然后将表格与设备的运行数据结合起来,就看对指标完成分解,从而对各个班次的运行情况进行了解与分析,从而达到调整

9、与管理的目的。四、实现电厂SIS系统的功能模块电厂热力系统中设备多而复杂,许多设备常处于高温、高压、高应力条件下工作,发生异常事故或故障现象的概率较高。按传统的操作管理方式,运行人员无法清楚、正确地掌握热力设备的运行状况,只能根据设备制造厂或电厂运行经验制定规程操作,电厂各机组热力系统的经济性和安全性往往达不到要求,甚至发生运行事故。电厂SIS系统的引入,是通过将各机组控制系统及相关辅助系统和公用系统等联成一体的通讯网络,组成厂级管控一体化的实时监控信息系统。从厂级管理的高度对各机组实现参数监测、机组振动检测、故障诊断及性能计算和耗差分析等指导机组运行,有效地提高机组运行的安全性、经济性和可靠

10、性。延长设备使用寿命,减少重大事故的发生,及由此带来巨大的经济效益,从根本上保证了电厂的安全运行及经济利益。1、经济分析模块电厂各机组处于稳态运行时在线性能优化计算、分析和操作指令。以主要给出高压缸、中压缸、低压缸效率和整机效率,热耗,各加热器参数及性能分析、机组工作过程的热力过程线,计算值和设计工况的偏差值以及这些偏差值引起的能量损耗等等。据此评价运行的质量及机组设备的完好程度,对提高机组的管理和适时安排机组的检修具有重要意义。2、寿命管理模块寿命监测的主要功能是在汽轮机起停过程和甩负荷等负荷激烈变化过程中,在线计算和监测汽轮机转子由于受到交变热应力作用而产生的低周波疲劳损耗,该模块对保证汽

11、轮机在役期内的安全、机组运行以及延长老机组的寿命具有重要的指导作用。3、负荷最优分配模块根据电厂各机组间热耗、升降负荷特性、设备寿命损耗和燃料价格等因素,对机组间的负荷进行优化分配(包括启停,使整个电厂可以在最低的成本下运行。如果再附加一些其它的成本因素就可以形成电厂竞价上网的成本核算模块或报价系统。4、启动指导模块将机、炉起停及负荷变化时的主要参数清晰地显示在屏幕上,并根据运行规程及运行经验,利用实测参数,对本次操作作出评价及对下一步操作作出提示。同时,对不符合操作规程的操作或寿命消耗记录下来,供分析故障时参考。该模块对用手动操作的或半自动操作的机组运行人员特别具有实用价值。5、振动监测与故

12、障诊断模块本模块着重对汽轮发电机组的振动参数及相关参数引入计算站进行分析,对汽轮机采用热力参数诊断法进行诊断。对于高温、高压部件,其热应力是设备安全运行的一个重要指标,故温度、压力等值要设定严格的限值范围,一旦发生越限情况,系统便会发生报警。若发生报警,系统还会自动进入模糊故障诊断模块,进行引起该越限原因的诊断计算,从而判别可能发生的故障。6、报表输出模块状态参数监测日报表模块可以将计算机采集来的数据进行自动分类、归档,将8小时或24小时的监测数据每隔一小时为一组打印报表输出。同时有关的运行经济性技术指标也以报表形式打印输出,对机组在整个运行期内的寿命累计损耗以曲线及数据方式打印输出、故障以曲

13、线或报告形式打印输出供高级管理人员和技术人员分析、决策、保存使用。结论:电厂SIS系统的推广应用尚处在起步阶段,其系统功能、监控方式、系统管理范围等在具体的应用实践中,将顺应电力市场的发展趋势,不断总结经验、逐步完善。但在未来的十年中,随着电力技术的发展日趋成熟,电厂SIS系统的建立,在厂网分开,竞价上网的电力市场中,将有助于电力企业的科学化管理,有助于建立适合我国电力企业的生产管理决策支持系统。参考文献1侯子良.SIS发展到推广应用新时期面临的两大问题.中国电力,2005,38(1:62-64.2王军,赵晓彤,吴隈平.华能大连电厂SIS的设计与实施.电力信息化,2004,2(5: 58-60.3王利国.电力企业sIs系统规划中应考虑的问题.电力设备,2004,5(10:104-105.4赵宏伟.电宁夏石嘴山电厂SIS系统评估及管理.火力发电厂厂级监控信息系统(SIS研究会年会论文选,2005.5张猛.电厂SIS监控信息系统的分析与设计机电工