OPTIPRO 運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)在機(jī)組運(yùn)行異常分析中的應(yīng)用

王可山

（神華浙江國華浙能發(fā)電有限公司， 浙江 寧海 315612）

OPTIPRO 運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)在機(jī)組運(yùn)行異常分析中的應(yīng)用

王可山

（神華浙江國華浙能發(fā)電有限公司， 浙江 寧海 315612）

結(jié)合國華寧海電廠成功應(yīng)用 OPTIPRO 運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)組運(yùn)行異常分析的案例， 介紹了OPTIPRO 運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)在國華寧海電廠的深入應(yīng)用， 為采用同類系統(tǒng)的電廠提供借鑒。

OPTIPRO； 運(yùn)行優(yōu)化； 異常分析； 性能診斷

1 系統(tǒng)介紹

OPTIPRO 系統(tǒng)是西門子 公司開 發(fā)的用 于發(fā)電廠機(jī)組動(dòng)態(tài)運(yùn)行管理和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的在線運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)，在熱力系統(tǒng)整體能量平衡、質(zhì)量平衡的基礎(chǔ)上，依據(jù)現(xiàn)場測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線熱力循環(huán)計(jì)算，依據(jù)負(fù)荷、環(huán)境條件進(jìn)行在線熱力循環(huán)優(yōu)化計(jì)算。系統(tǒng)對機(jī)組性能計(jì)算所涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到過程參數(shù)和性能參數(shù)的有效值V和期望值 E， 并以此計(jì)算主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)， 從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組性能統(tǒng)計(jì)分析、運(yùn)行操作指導(dǎo)和設(shè)備狀態(tài)診斷等功能。其基本作用包括：

（1）實(shí)時(shí)機(jī)組性能計(jì)算， 給出實(shí)時(shí)的機(jī)組性能指標(biāo)，包括標(biāo)準(zhǔn)煤耗、機(jī)組循環(huán)效率等。

（2）給出了 3 個(gè)值： 有效值 V、 期望值 E、 導(dǎo)出值（不能直接測量但可計(jì)算得到，如凝汽器潔凈度、空預(yù)器漏風(fēng)系數(shù)、入爐燃料熱量、風(fēng)煤比等）。

（3）通過期望值與有效值、有效值與實(shí)時(shí)值的比較，指導(dǎo)運(yùn)行操作與設(shè)備性能診斷，輔助異常分析。

2 系統(tǒng)應(yīng)用

寧海電廠借鑒其他已投用 OPTIPRO 系統(tǒng)的電廠的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了以下創(chuàng)新應(yīng)用：

（1）將 OPTIPRO 系統(tǒng)的畫面內(nèi)容移到 PI系統(tǒng)的畫面顯示， 提高 OPTIPRO 系統(tǒng)開放程度， 使電廠所有技術(shù)人員在日常工作中通過主動(dòng)接觸都可以了解該系統(tǒng)計(jì)算的實(shí)時(shí)值和期望值，計(jì)算結(jié)果可為技術(shù)人員提供數(shù)據(jù)幫助。

（2）開辟運(yùn)行導(dǎo)航欄， 將一些重要的運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行指標(biāo)集中進(jìn)行比照并與期望值作對比，指導(dǎo)運(yùn)行操作。 在 OPTIPRO 計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合公司的經(jīng)營數(shù)據(jù)，計(jì)算用于公司決策的實(shí)時(shí)成本、當(dāng)前最佳成本指標(biāo)，并開發(fā)相應(yīng)的決策管理界面。

（3）以 OPTIPRO 為基礎(chǔ)開發(fā)輔助考核軟件，通過 OPTIPRO 產(chǎn)生的實(shí)時(shí)值與期望值的偏差進(jìn)行 計(jì) 分 考 核 。 以 10 min 為 單 位 進(jìn) 行 計(jì) 分 ， 每 1 h添加1個(gè)記錄，最終按月進(jìn)行統(tǒng)計(jì)考核，并據(jù)此開展全廠以供電煤耗為主的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)值競賽，以經(jīng)濟(jì)杠桿為手段，將運(yùn)行人員監(jiān)盤、操控、調(diào)整的質(zhì)量和工作數(shù)量與個(gè)人收入進(jìn)行緊密、實(shí)時(shí)的關(guān)聯(lián)，從而調(diào)動(dòng)運(yùn)行人員監(jiān)盤調(diào)整的積極性，將機(jī)組的可控參數(shù)在運(yùn)行人員力所能及的情況下調(diào)整到最佳狀態(tài)。

（4）利用 OPTIPRO 模型， 與西門子公司合作開發(fā)機(jī)組冷端優(yōu)化系統(tǒng)，在線計(jì)算最佳真空，完成循環(huán)水泵運(yùn)行方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行的在線實(shí)時(shí)提醒。

（5）利用 OPTIPRO 模型，與西門子公司合作開發(fā)鍋爐吹灰優(yōu)化系統(tǒng)，對高溫受熱面進(jìn)行分段建模，在線診斷鍋爐各個(gè)受熱面的清潔度，指導(dǎo)吹灰，實(shí)現(xiàn)鍋爐效率與吹灰損失的整體優(yōu)化。

（6）在 OPTIPRO 計(jì)算數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上， 開發(fā)綜合技術(shù)管理界面，區(qū)別運(yùn)行、檢修控制指標(biāo)，以利于深入管理、責(zé)任分明，實(shí)現(xiàn)全員參與節(jié)能減排工作。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 發(fā)現(xiàn)機(jī)組真空低的原因

2010 年 5 月初， 隨著氣溫逐漸上升， 寧海電廠4號(hào)機(jī)的真空在4臺(tái)機(jī)組下降幅度最大。5月5日 16 ∶07， 滿 負(fù) 荷 時(shí) 4 號(hào) 機(jī) 真 空 只 有-93.69 kPa，比 3 號(hào) 機(jī) 真空 低 1.5 kPa（見 表1）， 當(dāng) 時(shí) 凝 汽 器 循環(huán)水進(jìn)水溫度 18℃， 出水溫度 30℃， 如不加干預(yù)，到夏季循環(huán)水進(jìn)水溫度進(jìn)一步上升后真空繼續(xù)下降，不僅大幅增加機(jī)組的供電煤耗，而且可能限制機(jī)組帶出力。 經(jīng)濟(jì)分析員應(yīng)用 OPTIPRO 系統(tǒng)的凝汽器性能診斷功能，對4號(hào)機(jī)的凝汽器換熱系數(shù)、潔凈度和端差數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)凝汽器的冷凝效率較差。 如 2010 年 5 月 7 日 1∶00（見表2）， 4 號(hào)機(jī)凝汽器換熱系數(shù)的有效值 V 與期望值 E 的 偏 差 達(dá) 到-1 437（W/M2·℃ ） ， 凝 汽 器 潔 凈 度有效值 V 與期望值 E 的偏差達(dá)到-0.371（見表3），凝汽器端差有效值V與期望值E的偏差達(dá)到3.583℃（見表4）， 在 4 臺(tái)機(jī)組 中偏 差最大， 懷疑4號(hào)機(jī)凝汽器鈦管較臟。

于是， 在 5月 13日進(jìn)行凝汽器鈦管定期膠球清洗時(shí)增加了清洗時(shí)間。 從 5 月 16 日 15∶28 與3 號(hào)機(jī)相同負(fù)荷下的橫向?qū)Ρ葦?shù)據(jù)（表1）看， 偏差 已 明 顯 減 小 ， 真 空 偏 差 縮 小 至 0.22 kPa， 排 汽溫度偏差縮小至 0.36℃， 循環(huán)水出水溫度偏差縮小至 0.05℃， 效果較明顯。 5 月 18 日開始， 4 號(hào)機(jī)凝汽器安排了連續(xù)的膠球清洗，發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)真空進(jìn)一步好轉(zhuǎn)， 從表1 中 2010 年 5 月 21 日 16∶21數(shù)據(jù)可見，在相同負(fù)荷下4號(hào)機(jī)真空雖仍比3號(hào)機(jī) 低 0.33 kPa， 但 排 汽 溫 度 只 相 差 0.03℃ ， 循 環(huán)水出水溫度只相差 0.02℃， 已基本相同。 同時(shí)應(yīng)用 OPTIPRO 性能診斷系統(tǒng)對 4 號(hào)機(jī)的凝汽器換熱系數(shù)、 潔凈度和端差曲線及數(shù)據(jù)列表（表2-4）跟蹤對比，發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)的凝汽器換熱系數(shù)、潔凈度和端差都有明顯好轉(zhuǎn)，其有效值V與期望值E的偏差有明顯縮小的趨勢，再次證實(shí)了4號(hào)機(jī)真空差的主要原因是凝汽器鈦管較臟影響了冷凝效率。膠球連續(xù)沖洗至 25 日，從表1 中 2010 年5 月 25 日 9∶52 滿負(fù)荷數(shù)據(jù)可知， 3 號(hào)、4 號(hào)機(jī)真空及排汽溫度偏差較小， OPTIPRO 性能診斷系統(tǒng)里4號(hào)機(jī)的凝汽器換熱系數(shù)、潔凈度和端差有效值V與期望值E的偏差縮小趨勢也基本趨于穩(wěn)定。為避免對鈦管的過分磨損，暫停了4號(hào)機(jī)凝汽器的連續(xù)膠球清洗，改為定期加強(qiáng)清洗。另外了解到4號(hào)機(jī)在前次大修時(shí)凝汽器鈦管未安排高壓水沖洗，而其它機(jī)組都在大修時(shí)進(jìn)行過沖洗，4號(hào)機(jī)凝汽器鈦管確實(shí)存在比其它機(jī)組更臟的可能性。 由此可見， OPTIPRO 系統(tǒng)的凝汽器換熱系數(shù)、潔凈度及端差數(shù)據(jù)都是比較準(zhǔn)確與可信的，可直接應(yīng)用于凝汽器的性能診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常工況，準(zhǔn)確判斷原因，并為確定即時(shí)控制措施提供實(shí)時(shí)依據(jù)。

表1 3號(hào)、4號(hào)機(jī)不同時(shí)間相同負(fù)荷下的參數(shù)記錄

表2 連續(xù)膠球清洗后凝汽器換熱系數(shù)的有效值V及期望值EW/M2·℃

表3 連續(xù)膠球清洗后凝汽器潔凈度有效值V與期望值E的對比

表4 連續(xù)膠球清洗后凝汽器端差有效值V與期望值E的對比℃

3.2 迅速判斷高加泄漏

2010 年 6 月 3 日， 國華寧海電廠 4 號(hào)機(jī)減負(fù)荷 至 300 MW，運(yùn) 行 人 員 發(fā) 現(xiàn) 前 置 泵 入 口 給 水 流量比同負(fù)荷下正常值稍有偏大，就地檢查各給水系統(tǒng)用戶及相關(guān)管路也未發(fā)現(xiàn)泄漏。但經(jīng)濟(jì)分析員通過 OPTIPRO 運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)的性能診斷曲線對給水系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)依次進(jìn)行診斷分析，發(fā)現(xiàn) 4 號(hào)機(jī)組 3 號(hào)高壓加熱器（簡稱高加）的焓升和出水端差的期望值E與有效值V的偏差從6月 1 日開始明顯增大（見表5、 表6）， 焓升有效值下 降 了 約 20 kJ/kg， 出 水 端 差 有 效 值 同 步 上 升 了約 7℃， 懷疑 4號(hào)機(jī)組 3號(hào)高加已經(jīng)泄漏。 撤出高加進(jìn)行參數(shù)對比，進(jìn)一步證實(shí)確實(shí)存在泄漏。6月 5日， 利用調(diào)停機(jī)會(huì)對 3號(hào)、4號(hào)機(jī)組高加進(jìn)行消缺， 發(fā)現(xiàn)有 10根 U 形管已破損， 從而進(jìn)行了封堵處理。

表5 高加出水端差有效值V與期望值E的對比℃

表6 高加焓升有效值V與期望值E的對比kJ·kg

此次4號(hào)機(jī)3號(hào)高加泄漏能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就是借助了 OPTIPRO 運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)性能診斷這個(gè)異常分析平臺(tái)，才能在大量給水系統(tǒng)設(shè)備中鎖定故障設(shè)備，并在故障初期及時(shí)處理，避免了3號(hào)高加U形管進(jìn)一步被高壓給水沖刷損壞而造成重大設(shè)備事故。

4 結(jié)語

國華寧海電廠不僅借助 OPTIPRO 運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)開展了機(jī)組的周經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析和月經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析、循環(huán)水和鍋爐吹灰系統(tǒng)在線運(yùn)行優(yōu)化、即時(shí)在線指標(biāo)競賽考核記錄等工作，而且應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行4號(hào)機(jī)真空低原因分析并采取實(shí)時(shí)控制措施， 應(yīng)用系統(tǒng)的性能診斷曲線迅速判斷出 4號(hào)機(jī)3 號(hào)高加 泄 漏， 說 明 OPTIPRO 運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)不僅能有效應(yīng)用于發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化分析，還可以深入應(yīng)用于機(jī)組設(shè)備的性能診斷和異常運(yùn)行工況的分析控制。

[1]呂游,李巍，張曉波，等.應(yīng)用運(yùn)行優(yōu)化軟件（OPTIPRO）進(jìn)行運(yùn)行管理的探索和實(shí)踐[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù).2004，22（5）∶35-37.

[2]萬文軍，周克毅，胥建群．電站加熱器泄漏故障能損分析[J]．汽輪機(jī)技術(shù)．2003，45（02）∶111-112．

（本文編輯：徐 晗）

App lication of OPTIPRO Operation Optim ization System to Analysis of Abnormal Operation of Units

WANG Ke-shan
（Shenhua Zhejiang Guohua Zheneng Power Generation Co.， Ltd， Ninghai Zhejiang 315612， China）

Illustrated with the successful application case of OPTIPRO operation optimization system to analysis of abnormal operation of units in Guohua Ninghai Power Plant， this paper introduces the application of OPTIPRO operation optimization system in the plant and can serve as a reference for power plants with the same type of systems.

OPTIPRO； operation optimization； abnormal operation analysis； performance diagnosis

TK321

： B

： 1007-1881（2011）10-0040-03

2011-05-25

王可山（1976-）， 男， 浙江寧海人， 助理工程師，從事發(fā)電廠集控運(yùn)行工作。