廠級監控信息管理系統在電廠的應用

席 忠

（國電靖遠第二發電有限公司，甘肅 白銀 730919）

廠級監控信息管理系統在電廠的應用

席 忠

（國電靖遠第二發電有限公司，甘肅 白銀 730919）

介紹了廠級監控信息系統(SIS)在生產過程中監視和管理、性能計算和經濟性分析、負荷分配和調度、運行優化和操作指導、設備故障診斷和維修指導以及設備壽命計算和分析等方面的作用。通過采用SIS，在全廠范圍內實現了信息共享和管控一體化，改進了管理方式，提高了管理水平、工作效率和工作質量。

廠級監控系統；遠程監控；優化運行；經濟性分析

廠級監控信息系統(S IS)是集生產過程監測、優化運行及生產管理為一體的公司級自動化信息系統。系統以安全、經濟運行和提高發電企業整體效益為目標，為公司各級管理人員進行決策提供真實可靠的運行數據和準確的經濟指標，為公司生產人員提供實時信息。該系統實時監控4臺300MW機組及相關聯的脫硫設備和輔助網絡設備，自投運后，為運行機組提供了方便、簡捷的管理手段。各級管理人員可隨時發現發電運行中存在的問題，改善運行方式；運行人員根據優化運行指導，及時調整運行操作，使機組在最佳狀態下運行。

1 生產過程監視和管理

1.1 數據采集和處理

生產實時數據的采集與處理是SIS運作的基礎和前提，經采集與處理后的實時數據存儲于實時數據庫中，并對采集到的實時數據進行數據檢驗，保證其可靠性和準確性。通過一體化網絡系統使過程控制信息從生產現場延伸到企業內部網，從全局的高度對各機組DCS和各輔助網絡的生產過程數據和設備狀態進行統一監視和分析。

1.2 遠程監控

遠程監控針對運行操作、生產管理及設備管理人員的不同要求，以實時/歷史數據庫為基礎，以流程圖、棒圖、趨勢圖、數值、符號等形式直觀、實時地顯示機組運行狀況，實現對生產過程的有效監控，協助相關人員方便、快捷地獲取生產運行參數及設備狀態信息。

1.2.1 遠程監視模塊

該模塊的主要功能有：

(1) 系統流程圖；

(2) 根據流程圖動態數據，產生歷史趨勢組態，包括單點趨勢或多點趨勢；

(3) 機組運行數據及狀態的實時顯示，動態點趨勢自動連接；

(4) 過程參數、設備狀態變化提示；

(5) DCS/PLC 網絡及控制設備狀態監控；

(6) 圖形、曲線及數據打印功能。

1.2.2 監控畫面

主要顯示4臺300M W機組、輔網設備(水網、灰網、煤網)、脫硫系統設備的相關運行信息。

1.2.3 歷史趨勢

從遠程監視畫面上可調出歷史趨勢。雙擊實時數據，即可調出預先定義好的歷史曲線，包括點數、量程、顯示時間等。

1.2.4 趨勢分析

趨勢分析模塊可以實現實時趨勢及歷史趨勢顯示與分析。

1.2.5 趨勢分析畫面

趨勢分析畫面主要分為：趨勢顯示區、趨勢畫面列表區、趨勢畫面切換區及趨勢屬性設置區。顯示區顯示當前趨勢畫面的實時趨勢，在趨勢畫面切換區調出已經定義好的趨勢畫面，可以在線修改當前趨勢畫面的趨勢屬性。

1.2.6 生產報表

系統具有形成企業生產過程管理所需要的各類報表的能力，報表和記錄系統提供完善的指標統計與考核功能，實現對應值、班運行考核的自動化，做到公平、客觀。

“生產報表”基于Micros oft Excel和實時/歷史數據庫的功能軟件。報表組態過程與用Excel制作常規數據表一樣，只要在實時數據單元格內建立與數據標簽的鏈接。組態生成的每一報表都以Excel文件格式保存，并能夠被第三方使用。需要特殊格式報表時，也可以自己制作，保存在本地計算機上。所生成的若干報表以平面或者樹形結構顯示在屏幕上，當需要顯示或打印報表時，只需點擊報表名即可。

1.2.7 數據歸類統計

數據歸類統計包括：

(1) 參數越限統計；

(2) 設備啟停統計；

(3) 自動投入率統計；

(4) 保護投入率統計；

(5) 按時間及按值任意統計；

(6) 運行值班查詢。

參數越限統計，給出累計超上限時間、累計超下限時間，累計超上限次數、累計超下限次數，平均值，最大值，最小值；設備啟停統計，則給出累計運行時間、累計啟動次數、累計停止時間、累計停止次數；自動投入率統計，則給出統計時間長度，累計自動投入時間、累計手動投入時間、累計自動投入次數、自動投入率；保護投入率統計，則給出累計投入保護次數。

1.2.8 運行考核

對參與統計考核的安全經濟參數進行連續監視與統計分析，按值、日、月、季、年等方式分別查詢，形成各種報表。具體功能如下：

(1) 運行指標能按值、日、月、年統計；

(2) 按用戶定義運算法則，將運行指標轉化為量化考核指標；

(3) 進行運行小指標競賽考核。

運行考核的實現方法是：利用D C S已有的運行統計(或者根據數據庫里的歷史數據計算)，實現按值(班)統計、按歷史上各負荷段統計、按歷史最佳／最差統計、按時間段(煤種變化)統計、按安全指標(參數越限統計，如鍋爐超溫、超壓、爐膛壓力越限時間，啟/停溫升速率等)統計、按經濟指標(燃油量等)統計等。統計包括以下項目：主汽壓力、主汽溫度、再熱汽溫度、再管壁溫度、過管壁溫度、爐膛壓力、煙氣含氧量、排煙溫度、給水溫度、排汽壓力、排汽溫度、汽包水位、凝汽器真空、鍋爐效率、汽輪機效率、發電機效率、機組效率、發電煤耗、供電煤耗、啟/停溫升速率、燃油量。可實現按值、天、月等方式的查詢統計，用戶定義運算轉換為量化考核。

從運行條件框內選擇手動查詢時，用戶可以在查詢時間范圍欄內輸入開始時間與結束時間，然后按查詢鍵，此時數據列表內顯示該時間范圍內主要參數的統計信息。

運行考核采用將所有運行人員的工作量化并以此為依據進行考評與薪酬分配，以保證整個考評體系的簡單可行、準確高效，同時將管理人員的干預降到最低。

2 性能計算和經濟性分析

2.1 廠級及機組級性能計算

實時監控鍋爐、汽機、輔機及機組的運行參數和經濟性能指標，將計算結果以流程圖、趨勢圖、棒圖和表格等形式顯示，使運行和管理人員對整個機組的運行狀況全面掌握，主要包括：

(1) 公司級性能計算。主要包括：全廠平均供電煤耗率、全廠平均發電煤耗率、全廠供電量、全廠平均廠用電率、發電機電壓品質、發電機氫壓、生產發電量、燃料量、燃油量、生產補給水量、生產汽水品質指標、生產輔助用汽量、入爐煤煤質指標監測、生產設備可靠性指標等。

(2) 機組級性能計算。主要包括：

① 鍋爐性能(鍋爐熱效率及各項熱損失，鍋爐入爐煤消耗量等）；

② 汽輪機性能(熱耗率、汽耗率、循環熱效率、高、中、低壓缸效率等）；

③ 空氣預熱器性能(漏風率、煙氣側和空氣側效率等）；

④ 加熱器性能(加熱器上端差、下端差、給水溫升、抽汽效率等）；

⑤ 凝汽器性能(凝汽器負荷、凝汽器端差、凝結水過冷度等）；

⑥ 輔機性能(主要輔機以及系統單耗、電耗率等）；

⑦ 機組性能(發供電煤耗、廠用電率、化學補水率、運行性能系數或能損考核系數、燃煤成本、發電成本、供電成本等)。

(3) 性能計算顯示。包括經濟性指標數據表格顯示、經濟性指標數據實時趨勢及歷史趨勢顯示、經濟性指標數據統計。

(4) 性能計算顯示區包括2個部分：表格顯示數據和棒圖顯示數據。

(5) 性能計算歷史查詢。對于指定時間段，可以追憶性能計算的歷史趨勢。歷史數據統計主要顯示性能計算的統計結果，包括平均值、最大值、最大值時間、最小值、最小值時間。

2.2 經濟性指標分析

對機組經濟性指標分析來源于機組耗差分析,分為可控耗差和不可控耗差2部分。可控耗差有：主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、排煙溫度、煙氣含氧量、給水泵耗電(汽)量、飛灰含碳量、廠用電率、真空、最終給水溫度、各加熱器端差、過熱器減溫水流量和再熱器減溫水流量等。不可控耗差有：再熱器壓損、燃料發熱量、高壓缸效率、中壓缸效率、輔汽用汽量、機組補水率等。根據可控與不可控耗差的分析結果，對機組運行過程中參數偏離基準值或設備投停(如暖風器解列、加熱器停運等)所造成的能量損失進行實時分析，找出機組能量損失的地點、大小、分布情況和原因，使運行人員有目的地調整參數，使機組運行指標逐漸逼近或達到設計值(或最佳值)。

3 負荷分配和調度

根據電網調度中心負荷實際變化情況，結合主、輔系統當前可利用率情況和各主輔機運行經濟特征值，合理分配電網調度的全廠負荷指令，調節全廠負荷。以降低機組的負荷調節頻度，提高機組的穩定性，延長主、輔機組設備的壽命，經濟分配各臺機組負荷，降低全廠供電煤耗為目標，以投入最少機組完成負荷調節任務為原則，分配機組的負荷調節任務。同時將分配結果實時顯示在S I S系統中，然后由值長根據負荷分配結果向各機組下達調節全廠負荷指令。該功能屬開環控制。

4 運行優化與操作指導

優化控制系統可分為廠級控制與機組級控制2部分。廠級控制部分主要是根據調度的全廠負荷指令控制全廠負荷，根據機組的實際運行情況分配機組負荷。機組級控制部分主要是根據廠級的負荷分配要求控制機組負荷，通過機組的優化試驗和運行經濟分析，為運行人員提供主輔機的優化運行參數和運行方式。將主要運行參數的實時值和優化值(或設計值)及相應的趨勢圖同時在畫面中顯示。運行人員根據實時值和優化值的偏差進行調整,使機組在最優工況下運行。

4.1 趨勢分析

利用該系統的歷史數據庫數據，對運行參數、性能指標和能損分析數據進行單一參數趨勢查詢和多參數綜合趨勢查詢。可以對機組單一的運行參數、性能指標、能損分析數據與機組有功功率隨時間的變化趨勢同時進行查詢。綜合趨勢分析畫面設置開放式的數據列表，點擊數據列表中的相關數據，就能得到相應參數的變化趨勢圖。

4.2 負荷特性

基于歷史數據庫的數據，確定某一時間段(可選)主要運行參數和性能指標隨負荷的變化趨勢，自動得到該參數的負荷特性曲線，以摸清該機組在各負荷下的運行特性，為運行人員對負荷優化分配和狀態檢修提供依據。

4.3 運行指導

給出機組能損耗差排序(按耗差值由小到大)和當前運行狀況下的優化操作指導建議，使機組在最優方式下運行。從熱力系統整體出發，根據運行可控損失指導運行人員按設計值、試驗值、歷史最佳值給出的運行參數和運行方式優化運行。

4.4 優化參數

對應給定的負荷，不同的運行參數將表現出不同的能耗水平。通過機組的優化試驗和運行經濟分析，為運行人員提供主輔機的優化運行參數(如主汽壓力、主汽溫度、再熱汽溫度、煙氣含氧量、凝汽器真空、過熱器減溫水流量、再熱器減溫水流量、排煙溫度等)。將主要運行參數的實時值和優化值(或設計值)及相應的趨勢圖同時在畫面中顯示，運行人員根據實時值和優化值的偏差進行調整，使機組在最優工況下運行。

4.5 優化運行方式

對應給定的負荷，不同的主、輔機運行方式將表現出不同的能耗水平。通過機組的優化試驗和運行經濟分析，為運行人員提供主、輔機的優化運行方式。

4.6 機組啟停曲線和指導

機組啟停時，監視機組啟停的主要參數，包括負荷、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度及其變化率等。啟停可分為熱態啟動、冷態啟動和停機。通過對機組啟停歷史參數及操作過程的分析，對照有關設備和系統標準曲線參數進行啟停評估，建立不同工況下的啟停優化方案，指導運行人員以最經濟、最安全的方式進行操作。

5 設備故障診斷和維修指導

通過對過程的各部分的變量進行邏輯評估，以監視過程，并將過程的實際狀態與動態過程模型進行比較，針對狀態進行診斷和早期報警。使運行人員能在故障發生前對這一問題進行糾正，并將診斷出的問題以因果圖的方式顯示出來。自動提供高精度實時設備性能數據，供管理人員分析和編寫報告時使用。通過對所采集的測點數據進行分析，并與標準模型進行比較，對診斷出的錯誤數據進行調整，把調整后的數據發往過程信息管理系統或控制系統，參與生產過程控制。

6 設備壽命計算和分析

通過實時監測機組主要設備狀態參數，如溫度、壓力、流量和負荷等，在機組啟停過程和甩負荷等負荷變化過程中，根據數學模型計算其機械應力和熱應力，并根據交變應力轉化為當前運行工況下的壽命損耗率，實時監測高溫壓力容器的蠕變和疲勞損傷。從而量化和評估鍋爐、汽機等主要設備的壽命損耗，以便運行和檢修人員能夠及時對這些設備進行維護、檢修，保證安全、經濟生產。達到維持機組運行可靠性，減少設備檢修、更換費用，延長設備使用壽命，提高發電產出的目的。計算與分析的主要內容有：汽輪機轉子以及汽機缸壁、汽包、集汽聯箱、管道等，并在監視畫面中增加有關金屬監督的內容，為提高生產和管理水平提供依據。

7 應用情況

自2007年投運S IS以來，該系統實現了4臺300M W機組、輔網設備和脫硫設備的遠程監控。生產管理人員可隨時在線查看設備的運行狀況和存在問題，極大地提高了對運行設備的管理能力。實現了生產報表、安全考核報表、經濟運行與考核報表的自動生成，實現了考核指標的計算機化，使考核結果更加公平、合理。

2009-06-1 9)