基于堆機協調的汽輪機停機順控方案

［摘 要］文章針對傳統汽輪機停機順控存在的問題，提出了基于堆機協調的汽輪機停機順控方案。通過實施與應用，驗證了該方案的有效性，并評估了其優勢與局限。研究結果表明，基于堆機協調的汽輪機停機順控方案能夠實現高效的停機順序調度，優化能源利用，并提高停機操作的安全性和可靠性。

［關鍵詞］堆機協調；汽輪機；停機順控

［中圖分類號］TM623 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）01–0109–03

1 堆機協調下汽輪機停機順控的需求

1.1 汽輪機停機順控的背景和意義

汽輪機的停機順控是保證電力系統安全穩定運行的重要環節。汽輪機作為發電設備，其運行和停機對電力系統的運行狀態具有重要影響。合理安排和控制汽輪機的停機順序，可以最大程度地減少電力系統的負荷波動，確保電力供應的穩定性。

（1）從背景上來看，電力系統的負荷需求隨時在變化，需要根據實際情況對汽輪機進行停機或啟動。而且，汽輪機的維護保養和檢修也需要合理安排時間，避免對電力系統的連續供電造成影響。因此，對汽輪機的停機進行順控，能夠有效平衡電力供需關系，提高電力系統的安全性和可靠性。

（2）從意義上來看，合理的汽輪機停機順控方案具有以下意義：①最小化電力系統的負荷波動，保持電力供應的穩定性；②提高發電廠的運行效率和經濟性；③減少停機時間，保障電力供應的連續性；④優化運行成本，降低能源消耗；⑤提高設備的可靠性和壽命，減少故障和維修成本。

1.2 傳統汽輪機停機順控存在的問題

（1）停機順序不合理。傳統的停機順控依賴于人工經驗，缺乏科學的方法和數據支持。這可能導致停機順序的不合理，無法最小化電力系統的負荷波動。有時，部分重要設備的停機可能會被延遲，造成供應壓力。

（2）停機時間過長。傳統的停機順控通常無法準確估計停機所需的時間，導致停機時間過長。這可能會對電力供應的穩定性產生不利影響，尤其是在高負荷時段。

（3）停機計劃與實際執行差異大。傳統的停機順控無法及時調整和適應實際情況的變化。因為缺乏實時的數據分析和反饋機制，停機計劃與實際執行之間存在較大的差異，導致運行效率低下。

2 基于堆機協調的汽輪機停機順控方案設計

2.1 堆機與汽輪機的協調管理機制

在基于堆機協調的汽輪機停機順控方案中，需要設計一個有效的堆機與汽輪機之間的協調管理機制，以實現數據共享和交互，從而對停機順序進行優化安排。具體包括以下方面。

（1）信息傳遞機制。建立堆機與汽輪機之間的信息傳遞機制，確保雙方能夠及時、準確地獲取所需信息。這可以通過建立通信網絡、定義數據格式和協議等方式來實現。例如，可以利用現有的監控系統和設備狀態采集系統，將汽輪機的運行數據和維護需求傳輸給堆機。

（2）數據共享與交互。實現堆機與汽輪機之間的數據共享和交互，使雙方能夠共同利用相關數據進行分析和決策。這可以通過建立相應的數據接口和數據庫，實現數據的實時傳輸和存儲。例如，堆機可以獲取汽輪機的負荷需求、運行參數及維護計劃，汽輪機也可以獲取堆機的預測結果和優化方案。

（3）預測模型和優化算法。假設有一個電力系統，其中包括堆機和汽輪機，要建立一個預測模型和優化算法來分析數據并優化停機順序，需做到以下幾點：①利用歷史數據和實時數據建立一個時間序列模型（如ARIMA 模型）來預測電力系統的負荷需求。通過分析歷史數據中的負荷變化，可以捕捉到負荷的季節性和周期性影響，從而預測未來某個時間點的負荷需求。②使用同樣的時間序列模型來預測汽輪機的運行狀態。通過分析歷史數據中的汽輪機運行狀態（如溫度、壓力、振動等指標），可以預測未來某個時間點汽輪機的運行狀態。這有助于判斷何時需要停機進行維護或修理。③使用遺傳算法優化停機順序。將停機順序看作候選解空間中的一個個體，可以定義適應度函數，根據一定的指標（如維修時間、維修成本、系統可靠性等）對每個停機順序進行評估。然后使用選擇、交叉及變異操作來生成新的停機順序，逐步改進候選解的質量。通過多次迭代，可以找到較優的停機順序，以最大程度地減少停機時間和成本，并保證系統可靠性。

例如，假設有2 個汽輪機和1 個堆機，要做到在不影響電力系統供應的情況下，盡可能減少停機時間和維修成本，可以將停機順序表示為一個二進制序列，其中1 表示停機，0 表示運行，遺傳算法的運行過程如下。

（1）初始化一個隨機的種群，每個個體表示一個停機順序。

（2）計算每個個體的適應度，根據預測模型和維修指標對停機順序進行評估。

（3）根據適應度函數選擇一部分個體作為父代，使用交叉和變異操作生成新的個體。

（4）重復步驟2 和步驟3，直到達到停止條件（如達到最大迭代次數或得到滿意的停機順序）。

（5）得到最優的停機順序，并應用于實際的電力系統。

2.2 停機順序的優化策略

制訂停機順序的優化策略時，需要考慮電力系統負荷需求、汽輪機的運行狀況和維護需求，以及運行成本和效益等因素。具體可以采取以下策略。

（1）根據電力系統的負荷需求，優先考慮停機對負荷影響較小的汽輪機。可以通過分析歷史數據和使用預測模型，對負荷需求進行預測，從而確定停機順序。

（2）考慮汽輪機的運行狀況和維護需求，優先選擇需要維護的汽輪機進行停機。可以通過實時監測和分析汽輪機的運行參數、故障信息及維護計劃，確定哪些汽輪機需要進行維護，然后在停機順序中予以優先考慮。

（3）綜合考慮運行成本和效益，選擇停機順序時要考慮到運營的經濟性。通過分析運行成本、發電量、能源消耗等指標，確定哪些汽輪機的停機對發電廠經濟效益影響較小，將其安排在合適的停機順序中。

2.3 控制系統設計與實施

基于堆機協調的汽輪機停機順控方案需要設計并實施相應的控制系統。這個控制系統包括數據采集模塊、處理和分析模塊，以及停機順序優化和控制策略的實施模塊。具體可以采取以下步驟。

（1）設計數據采集模塊，用于實時獲取汽輪機和電力系統運行的相關數據，包括負荷需求數據、汽輪機運行參數、故障信息、維護計劃等。可以使用傳感器、監測設備或現有的系統接口來獲取這些數據。

（2）建立數據處理和分析模塊，對采集到的數據進行預處理、清洗及轉換，以便后續的分析和優化。同時，可以利用統計分析、機器學習及優化算法等方法，對數據進行分析和建模，以提供預測和決策支持。

（3）基于數據處理和分析結果，設計停機順序優化和控制策略的實施模塊。這包括調度算法的設計、優化模型的建立及參數配置等。通過優化算法和預測模型，確定最佳的停機順序和控制策略，并實施到控制系統中。

（4）將設計好的控制系統應用到實際的停機順控過程中，進行實時監控和調整，確保停機順序的準確性和實施效果達到預期。

3 基于堆機協調的汽輪機停機順控方案的實施與應用

基于堆機協調的停機順控方案是指通過合理安排堆機及相關設備的工作順序和時間，以減少停機持續時間和降低停機成本。

（1）優化停機計劃。通過對汽輪機的停機任務進行合理規劃和優化，可使停機時間最短。例如，可以通過合理調整各個檢修工序的順序，減少停機切換時間，提高停機效率。同時，還可以充分考慮設備的互聯性，避免因某臺設備停機導致其他設備無法正常工作的情況。

（2）實施在線監測與故障診斷。引入先進的在線監測技術和故障診斷系統，以及時獲取汽輪機運行狀態和設備健康狀況。通過實時監測和分析，可以準確判斷設備是否需要停機維修，避免不必要的停機時間，提高設備利用率。

（3）加強人機協同與溝通。相關部門和人員之間需要密切合作、互相協調，確保停機計劃的準確執行。同時，及時溝通設備狀態、工作進展及風險預警等信息，有助于實時調整和優化停機方案。

4 基于堆機協調的汽輪機停機順控方案的優勢與局限

4.1 優勢

（1）提高停機順序的合理性和效率。傳統的停機順控只考慮汽輪機的運行狀況，而忽視了堆機的運行情況。采用基于堆機協調的方案，可以充分考慮堆機的負荷變化情況，與汽輪機的停機計劃進行協調，從而實現停機順序的合理化和優化，提高停機效率。

（2）減小電力系統負荷波動。傳統的汽輪機停機會導致電力系統的負荷波動，引發電力供應的不穩定性和電網安全隱患。而基于堆機協調的方案能夠更加精確地控制堆機和汽輪機的運行，使得停機過程中負荷波動更小，提高電力供應的穩定性。

（3）降低運行成本。基于堆機協調的方案可以利用數據分析和優化算法，對堆機和汽輪機的運行情況進行綜合分析和優化，找到最佳的停機方案，從而降低運行成本。通過合理調度堆機和汽輪機的運行，可以降低供熱、供電等方面的能耗，并減少不必要的資源浪費。

4.2 局限

（1）依賴先進的數據采集和分析技術。基于堆機協調的方案需要充分利用先進的數據采集和分析技術對堆機和汽輪機的運行情況進行監測和分析。這包括對關鍵數據的實時采集和傳輸、數據質量的保證、數據處理和分析的算法等，要求較高，需要相關技術的支持。

（2）系統集成和技術難題。基于堆機協調的方案涉及多個系統與設備之間的集成和協調，需要解決不同系統之間的數據交互、通信協議的適配、安全性和穩定性等技術難題。此外，對于新的技術設備的引入和應用也可能帶來系統集成的挑戰。

（3）數據準確性和模型預測精度。基于堆機協調的方案需要依靠數據分析和優化算法進行停機順序的優化與控制。然而，數據的準確性和模型的預測精度對方案的有效性具有重要影響。如果數據采集不準確或模型預測的精度不高，可能導致方案的執行效果不理想。

5 結束語

綜上所述，基于堆機協調的汽輪機停機順控方案能夠實現高效的停機順序調度，優化能源利用，并提高停機操作的安全性和可靠性。該方案為汽輪機停機順控提供了新的思路和解決方案，對于提升能源生產效率具有重要意義。然而，該方案仍存在一些局限性，如在特定場景下可能需要進一步改進和適應。未來的研究可以進一步完善該方案，探索更多的優化策略，并考慮不同環境下的實際應用情況。

參考文獻

[1] 左德明. 熱電廠汽輪機節能技術優化[J]. 中國科技信息，2022（6）：57-58.

[2] 吳東鑫. 基于堆機協調下汽輪機停機順控的實現[J]. 儀器儀表用戶，2022，29（7）：73-77.

[3] 李文東. 減少汽輪機停車頻次及經濟性分析[J]. 現代工業經濟和信息化，2021，11（8）：207-208.