電廠化學技術監督信息化研究

陳 壘 周慶捷 黃圣祥

(華北電力大學環境科學與工程學院1，河北 保定 071003;北京中恒博瑞數字電力科技有限公司2，北京 100086)

0 引言

化學技術監督是火電廠安全生產的重要保證之一，與其他專業技術監督一起為火電廠的安全經濟運行保駕護航?；瘜W技術監督工作遵照“安全第一、預防為主”的方針，根據國家、行業以及網省公司制訂的各種規程、規范、導則、準則和條例管理辦法等，對各項指標進行分析監督，及時發現問題，以保證機組安全、可靠運行，在保證電廠高效、安全運行中發揮著重要的作用［1］。

近年來，隨著電廠體制改革的不斷深化，對化學監督指標的控制越來越嚴格，化學技術監督管理工作需要采用新技術加以實現。同時，隨著工業信息化的發展，火電廠必將隨著不可抗拒的潮流加速進入信息網絡時代［2］。而我國的電廠化學技術監督信息化水平比較落后，自動化水平低，無法滿足現代化管理的需要。電廠化學監督的信息化可以實現計算機管理，在規范、快速、準確、操作簡單等方面具有極大優越性，因此，對電廠化學技術監督信息化的研究有著重要的意義。

1 國內外研究現狀

隨著計算機和網絡技術的發展，國內外一些企業和研究院開始對電廠化學技術監督的信息化進行研究，并取得了一定的研究成果。王冰等人研究和設計了基于ASP技術的電廠化學水汽監督軟件［3］。該軟件在實用性方面完全達到火電廠化學專業的要求，徹底取代了原有的手工報表;在技術水平上實現了局域網內的IE瀏覽方式和報表結構的開放式設計，使該軟件具有一定的先進性和實用性。楊春燕將計算機管理模式應用到化學監督方面［4］，開發出了以計算機管理為主、人工監督為輔的化學監督模式，還有對火電廠化學水處理分散控制系統的應用研究，可以實現原水預處理系統的自動加藥控制，補給水和凝結水精處理系統運行以及再生過程中的流量自動控制，使電廠自動化水平大幅度提高［5］。

國外的化學技術監督信息化水平較高，研究成果主要有采用計算機技術對水汽品質實現自動監控的水汽品質自動監控系統和在化學監督系統中智能化的應用［6－7］。當前，國內大部分電廠與國內外先進電廠的差距不是信息的獲取，而是對信息的管理。因此，我國應該加快信息化建設的步伐，縮小與國外先進電廠的差距［8］。

2 研究內容

電廠化學技術監督信息化的研究內容主要包括監督標準、監督數據、專業業務、監督管理和應用評價五個方面。電廠化學監督系統結構圖如圖1所示。

圖1 電廠化學監督系統結構圖Fig.1 Structure of the chemical supervision system of power plant

本文從這五個方面著手進行化學技術監督信息化系統的研究，并在統一的信息平臺上實現無縫集成。

①電廠化學監督標準的制定

標準化是信息化的前提，在信息化的過程中，只有制定出正確的標準化，信息化的道路才會更加通暢和順利。在信息化過程中，首先要制定電廠化學監督的水汽標準、絕緣介質標準、油務標準、燃料標準和化學監督管理標準。

②化學監督數據管理的信息化

電廠化學監督數據管理的信息化，就是讓化學監督人員在管理信息系統中對各種數據進行分析處理，更有效地進行化學監督工作?；瘜W監督過程中積累的大量數據可以形成即時和歷史數據庫，化學監督人員通過對數據的橫向和縱向對比，分析和評估每臺設備的運行狀況和健康狀況，及時發現問題、消除隱患，保證機組更加安全穩定地運行。

③化學監督專業業務管理的信息化

化學監督專業的信息化以化學監督在電廠中的具體工作為切入點?；瘜W監督具體工作包括原水預處理系統、補給水處理系統、凝結水處理系統、爐內加藥系統、制氫系統、制氯系統、在線化學儀表監測和設備管理等方面?；瘜W監督專業業務信息化要首先制定各個系統的運行監督標準，實際運行中在不同系統的運行標準框架下制定作業指導書、作業卡等來進行化學監督工作。設備管理的信息化是對設備的購買、運行、維護和更換等建立統一的標準，對設備的這些數據進行統計整理。化學監督人員通過對這些數據的調用，實現對設備的運行和維護狀況的合理判斷。

④化學監督工作管理的信息化

化學監督管理工作包括化學監督規章制度、化學監督有關圖表、化學監督人員配置與管理、化學監督指標、季度年度工作計劃與總結、各種報告和報表的管理以及化學監督網。電廠化學監督管理的信息化就是要將計算機管理技術應用到化學監督日常工作中，通過引進企業標準化管理理論，對化學監督管理工作進行標準化處理，并歸納和指導化學監督管理工作，從而實現化學監督的工作計劃、實施過程和監督報告等工作過程的信息化，提高化學監督管理工作的信息化水平［9］?；瘜W監督管理要建立化學監督網，通過化學監督網可以及時向網內及有關部門提供系統的和專題性的化學監督情況報導，征求有關部門的反饋信息，互通情報，充分發揮總工程師領導下的化學監督網的作用。

⑤化學監督信息化系統的應用和評價

化學監督信息化系統應用于電廠，對其在電廠中的實際應用情況進行監測、監督和評價。通過記錄應用化學監督信息化系統后電廠化學監督工作的具體情況，與之前化學監督的工作記錄進行對比，對化學監督信息化系統的功能和應用情況作出相關評價。

3 系統組成

電廠化學監督系統主要包括分散控制系統(distributed control system，DCS)、監控信息系統(supervisory information system，SIS)和管理信息系統(management information system，MIS)三大系統。這三大系統在化學監督標準的框架下，各自獨立運行于支撐自身的網絡系統，并通過公用的統一數據平臺實現三個系統的無縫集成，從而達到監督數據的共享。

3.1 分散控制系統

分散控制系統(DCS)以微型計算機為基礎，融合了計算機技術、控制技術、通信技術和圖形顯示技術，實現了集中管理和分散控制。在化學監督工作中，根據電廠化學的工藝特性，將控制系統分成若干獨立子系統，分別對原水預處理系統、補給水處理系統、凝結水處理系統、爐內加藥系統、制氫系統、制氯系統等進行控制。運行人員通過DCS實現設備控制。DCS強調的是運行的準確性，以穩定性和安全性為首要目標［10］。

3.2 監控信息系統

現代大型火力發電廠各工藝系統的控制已普遍采用分散控制系統(DCS)和PLC程控系統，大大提高了機組的自動化水平，但存在各控制系統之間相互獨立、信息不能共享的問題。監控信息系統(SIS)是集過程實時監測、優化控制和生產過程管理為一體的電廠管理信息系統。它是建立在DCS網絡和MIS網絡之間的一個高速、高可靠性、超大容量的全廠生產過程實時/歷史信息網絡系統［11］。

監控信息系統從機組分散控制系統和PLC程控系統獲取即時信息和歷史數據，為化學監督管理人員的決策提供支持?；瘜W監督中的監控信息系統要能實現主機和主要輔機的故障診斷，可提供基于數據系統的故障診斷功能，通過診斷軟件，能夠實時分析出主機和輔機設備的故障原因、故障點，并提供排除故障的處理辦法，同時，還要能實現化學系統的運行優化控制。

運行優化系統的設計是一種符合管控一體化思想的前沿設計方法。這種方法不但可以充分利用監控信息系統完備的全廠實時數據庫，使自身的控制信息在全廠范圍內實現共享，更重要的是能把運行優化控制從回路級、機組級擴大到廠級，從而給電廠帶來更高的經濟效益，提高電廠的運行管理水平。監控信息系統還包括設備壽命計算和分析系統。設備壽命計算和分析系統可根據工藝系統和設備本體熱工測量參數的變化，自動地對惡劣環境工況下工作的重要部件和設備的壽命進行計算、分析和預測，也可定期或按用戶要求的周期自動對過程的歷史數據進行評估［12］。

監控信息系統為化學監督提供實時數據庫和歷史數據庫，為化學監督人員及時做出決策提供支持，保證電廠化學監督工作運行質量。

3.3 管理信息系統

管理信息系統是一個由人、計算機及其他外圍設備等組成的能進行信息的收集、傳遞、存貯、加工、維護和使用的系統。電廠管理信息系統的目標是“充分利用電廠的生產和經營的數據，合理規劃生產管理流程，實現計算機輔助管理和輔助決策，為電廠的經營目標服務”?；瘜W監督管理信息系統建設了一個計算機網絡系統，形成了一個安全可靠、數字化的傳輸網絡，以實現信息資源共享和對化學監督日常運行工作和數據進行綜合加工處理。在發電廠的日常生產中，各生產部門、管理部門之間和部門內部都要進行大量的信息交流，管理信息系統應能提高信息交流效率，進而提高電廠各個部門的工作效率。

管理信息系統采用多層體系架構，主要分為數據層、服務層、應用層和展現層。系統功能架構如圖2所示。

圖2 系統功能框架Fig.2 Functional framework of the system

數據層存儲化學監督標準數據和運行數據。服務層提供管理信息系統中各種服務，如工作流、報表、虛擬文件、消息和基礎業務等服務。應用層、展現層提供應用程序界面的展現，基本以B/S(Browser/Service)方式展現。這兩層展現了標準管理界面、流程處理界面、報表管理界面和分析查詢界面等。業務人員在這兩層上開展工作。權限管理提供人員管理和系統使用授權管理。

4 系統架構

電廠化學監督信息系統以設備信息為基礎、以規范標準為準則、以流程平臺為依托、以專業化處理為手段，建立數據統一、響應及時、信息流暢、處理閉環的管理信息系統。其中信息化的設備是化學系統運行的基礎，化學監督工作各項業務在業務流轉平臺進行流轉，通過對各類專項工作的具體解決方案進行加工形成系統所需要的信息數據，而各類規范和標準則是對化學監督工作的規范和整理。

整個化學技術監督管理應用從主體上劃分為三部分:一體化的信息平臺、基礎應用部分和高級應用部分。一體化的信息平臺承載各種服務和應用，為各個系統的運行提供統一平臺，實現各個系統在同一平臺上的運行，方便對各個系統的管理和維護;基礎應用部分主要是對標準、設備、計劃和文檔資料等方面的管理;高級應用部分主要是在一體化的信息平臺和基礎應用的基礎上實現，主要包括對日常工作的管理分析和輔助決策等。

5 先進性分析

電廠化學監督信息化系統的建設，首先要建立統一的化學監督標準，在化學監督標準的框架下，通過對化學監督數據管理的信息化、化學監督專業業務的信息化和化學監督管理工作三方面實現化學監督的信息化。同時，在電廠化學監督管理工作的模塊中引入企業標準化管理理論，通過將其他學科的理論知識應用于化學監督工作中，更好地為化學監督工作服務。

電廠化學監督的信息化的研究不僅局限于化學監督，其信息化的成果也可以和電廠其他監督相結合，將電廠化學監督納入整個電廠監督系統中，提高其監督水平，更好地為電廠生產服務。

6 結束語

化學監督是電廠工業技術監督工作重要內容之一，是保證設備長期穩定運行和保持熱力設備健康水平的重要環節，也是火電廠安全經濟生產的重要保證，因此必須時刻做好化學監督工作。電廠化學監督信息化系統的應用可以為化學監督管理建立統一的標準和規范，建立技術監督指標，完善監督管理工作，提高工作效率和管理的標準化水平，可以實現生產過程的高度自動化和管理的現代化，提高化學監督水平，更好地為火電廠的安全經濟運行保駕護航。

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