張鴻久 何 熹

摘要:介紹了數(shù)字化電廠基本模型,對組織構成和信息系統(tǒng)結構模型進行了闡述和分析,提出了一個具有四個層次,兩個支持系統(tǒng)的數(shù)字化電廠層次結構模型,并重點介紹了廠級監(jiān)控層(SIS)和生產(chǎn)管理層(MIS)。最后分析了我國現(xiàn)階段數(shù)字化電廠存在的一些問題,數(shù)據(jù)管理信息化。

關鍵詞:數(shù)字化;電廠;模型;層次分析

中圖分類號:TU271.1

文獻標識碼:A

文章編號:16723198(2009)20032202お

數(shù)字化電廠是在傳統(tǒng)的火力發(fā)電站的基礎上發(fā)展起來的,它通過應用一系列先進的科學技術、融入現(xiàn)代化的管理思想,旨在解決火力發(fā)電廠管理粗放水平低下、發(fā)電能耗高、污染物(氣、水、渣)排放嚴重、輔助系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、設備故障率高、自動保護投入率低、運行人員多的現(xiàn)狀,最終實現(xiàn)火力發(fā)電站現(xiàn)代化的運營和管理,達到企業(yè)運營成本最小、發(fā)電能耗最低、污染物零排放(廢氣達標排放)、設備可用系數(shù)高、人均產(chǎn)值高的目的。

1組織層次分析

將現(xiàn)有電廠的許多職能部門合并,從而使部門簡化、人員精干、效率提高、管理科學化的目標。這種新的組織結構包括管理多元化和設崗復合型兩個方面。分為三個層次:決策層、管理層、執(zhí)行層。

第一層次:決策層。該層包括廠部一個部門,由總經(jīng)理和三總師組成。

第二層次:管理層。該層為綜合性的生產(chǎn)管理、經(jīng)營管理和專業(yè)性的發(fā)電設備運行技術管理、發(fā)電設備維修技術管理、燃料現(xiàn)場管理等。

第三層次:執(zhí)行層。

各級崗位均應復合型設置。運行人員要三專業(yè)或四專業(yè)合一;檢修人員要多工種、會管理合一,重視培養(yǎng)和使用復合型的員工,以適應現(xiàn)代企業(yè)提高工作效率和經(jīng)濟效益的要求。

2結構層次分析

2.1第一層:直接控制層

這是指生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集和直接控制,是其他三層的基礎。

2.2第二層:廠級監(jiān)控層(SIS)

這是指廠級監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)和煤質(zhì)在線監(jiān)測、智能化煤場、優(yōu)化燃燒、故障診斷等各種機組性能優(yōu)化的高級應用軟件,也是管理和控制之間聯(lián)系的橋梁。廠級監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)具備以下功能:

2.2.1過程監(jiān)視和管理

通過采集電廠各生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)機組DCS,水系統(tǒng)控制網(wǎng)絡系統(tǒng),凝結水精處理控制系統(tǒng),灰系統(tǒng)控制網(wǎng)絡系統(tǒng),電氣網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)(NCS),電網(wǎng)遠程發(fā)送單元(RTU)等的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù),對各生產(chǎn)流程進行統(tǒng)一的監(jiān)視和查詢。

2.2.2負荷分配和優(yōu)化調(diào)度

根據(jù)遠方AGC指令和其它生產(chǎn)調(diào)度指令結合本廠主、輔系統(tǒng)和設備運行情況,按照各機組運行煤耗特性以及約束條件,以全廠最小供電成本為目標,進行最優(yōu)化的負荷分配。

2.2.3廠級經(jīng)濟信息和成本核算

通過數(shù)據(jù)采集和其它的管理成本相加最后形成發(fā)電成本,用于電價計算,送入競價上網(wǎng)報價系統(tǒng)。

2.2.4機組運行故障診斷

監(jiān)視主、輔設備運行參數(shù),指導運行人員進行運行調(diào)整和處理。

2.2.5機組設備壽命計算和分析

以SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫評估機組關鍵部件的壽命損耗及剩余壽命。提供主要設備壽命計算和分析功能的軟件利用該軟件對重要部件或設備的壽命進行計算、分析和預測。

2.2.6設備狀態(tài)(泄漏、磨損等)檢測和計算

通過對機組主要設備和部件,在使用中的金屬材料老化狀態(tài)進行檢測與監(jiān)督,預測部件的老化程度和老化速度、部件使用壽命和失效時間及失效后所產(chǎn)生的風險大小,提供監(jiān)督和綜合的分析及建議。

2.2.7鍋爐燃燒優(yōu)化

利用鍋爐燃燒優(yōu)化模塊,提高鍋爐燃燒的經(jīng)濟性、降低大氣污染物排放,在鍋爐建模的基礎之上,利用先進的優(yōu)化方法對不同負荷(連續(xù)負荷)下鍋爐的操作變量與運行工況進行優(yōu)化。

2.2.8機組在線性能試驗

常規(guī)設備的性能試驗按照電廠慣例,并根據(jù)鍋爐、汽輪機相關的ASME標準、國家標準和電力行業(yè)標準或規(guī)程進行。試驗完畢后自動生成性能試驗報告并存儲,以便運行和管理人員隨時查看報告。

2.2.9仿真培訓系統(tǒng)

通過建模工具(例如MATLAB等)建立電廠主輔設備數(shù)學模型,從SIS數(shù)據(jù)庫中仿真所需的邊界條件和性能曲線,仿真預演電廠在設想工況下的運行情況。

2.3第三、四層:生產(chǎn)管理層(MIS)和經(jīng)營決策層

這兩個層在數(shù)據(jù)和展現(xiàn)上密不可分,多數(shù)情況下是由一套MIS實現(xiàn)的,也可以視為一個層次。

生產(chǎn)管理層以電廠資源計劃、安全、經(jīng)濟運行管理為重點,以設備檢修為基礎,以完成發(fā)電量為目標,以企業(yè)資產(chǎn)管理為主線。進而優(yōu)化電廠的機組性能指標,整合生產(chǎn)計劃和策略,為協(xié)調(diào)發(fā)電企業(yè)的高效運轉提供信息;實現(xiàn)電廠的安全、高效、經(jīng)濟運行,優(yōu)化電廠的生產(chǎn)計劃和策略,協(xié)調(diào)各個部門的運轉。該層是數(shù)字化電廠管理的基石,同時為SIS層提供控制指導信息。

經(jīng)營決策層以綜合計劃管理為主線、以全面預算和成本管理為核心,以物資管理、燃料管理為基礎,以人事管理以及OA等系統(tǒng)為輔助手段,提高實時成本計算速度,滿足商業(yè)化運營管理需求。該層是數(shù)字化電廠的系統(tǒng)入口和決策樞紐。

電廠MIS系統(tǒng),包含基建MIS與生產(chǎn)MIS,是對電廠從基建到生產(chǎn)運行的全過程管理。除了對內(nèi)部的工作過程及內(nèi)容進行全面規(guī)劃和優(yōu)化控制外,還通過計算機網(wǎng)絡把電廠生產(chǎn)經(jīng)營過程的合作伙伴,如供應商、電網(wǎng)、大客戶等的資源和能力集成起來,充分調(diào)動電廠所有可利用的資源。

電廠MIS產(chǎn)品實現(xiàn)對電廠內(nèi)外部資源的統(tǒng)一管理,從功能上應分為基建、生產(chǎn)、經(jīng)營、辦公自動化四個板塊,共20多個業(yè)務功能模塊?；ò鍓K包括工程、計劃、財務、安全、人力資源、設備等功能模塊,大部分模塊在總體設計時應與生產(chǎn)時的應用一并考慮。生產(chǎn)板塊包括運行、檢修、設備、安監(jiān)、技監(jiān)、全面質(zhì)量、環(huán)保等業(yè)務功能模塊;經(jīng)營板塊包括計劃、物資、燃料、商業(yè)化運營、全面預算、多經(jīng)、項目、合同、財務、人力資源等業(yè)務功能模塊;辦公自動化板塊包括文檔、黨群、保衛(wèi)消防、OA、綜合查詢與輔助決策等業(yè)務功能模塊,各模塊之間應做到數(shù)據(jù)依存度大、模塊依存度小。

在實現(xiàn)技術上,應采用“企業(yè)系統(tǒng)集成應用EAI”的開發(fā)技術,確定不同應用系統(tǒng)組合的接口標準,建立針對于發(fā)電廠業(yè)務應用的自己的EAI標準。在系統(tǒng)中應將成熟的C/S體系結構與先進的B/S體系結構相結合,綜合應用計算機領域的最新技術。

2.4支持系統(tǒng)一:數(shù)據(jù)庫支持系統(tǒng)

以關系數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫為基礎的面向數(shù)據(jù)主題的電廠數(shù)據(jù)倉庫構成了數(shù)字化電廠的數(shù)據(jù)庫支持系統(tǒng)和技術支撐平臺,電廠數(shù)據(jù)倉庫以對電廠各類數(shù)據(jù)進行分析、提煉、集成,為電廠的分析和決策提供支持。

2.5支持系統(tǒng)二:計算機網(wǎng)絡支持系統(tǒng)

以ATM和千兆以太網(wǎng)為代表的先進組網(wǎng)技術,結合系統(tǒng)-網(wǎng)絡-終端三級安全策略、目錄管理統(tǒng)一認證等先進技術,構成了數(shù)字化電廠的計算機網(wǎng)絡支持系統(tǒng)。不同的層需要不同的網(wǎng)絡拓撲,下面給出廠級監(jiān)控層和生產(chǎn)管理層的網(wǎng)絡拓撲模型。

3國內(nèi)數(shù)字化電廠建設存在的問題

3.1傳統(tǒng)的設計模式與數(shù)字化設計的要求相差很遠

由于設計院的設計機制沒有針對數(shù)字化電廠的特點進行提升和變革;加之由于設計人員的設計理念還局限于傳統(tǒng)電廠的設計,沒有深入理解數(shù)字化電廠的特點,造成數(shù)字化電廠設計的目的僅僅是數(shù)據(jù)共享和實時可查。由于采用的應用軟件平臺不同,缺乏規(guī)范統(tǒng)一性,使大量的有用信息無法真正共享,造成資源浪費。

3.2軟件不能合理利用盲目引進造成浪費

近幾年隨著國外設備的引進,有些電廠就像引進設備那樣來引進軟件,沒有對整個電廠的信息系統(tǒng)進行總體規(guī)劃,使數(shù)據(jù)傳遞不暢,結果使引進的軟件不能發(fā)揮應有的作用。同時由于沒有系統(tǒng)規(guī)劃,還造成了許多軟件功能的重復,引起數(shù)據(jù)冗余,造成浪費。

3.3企業(yè)技術人員缺乏

國內(nèi)的不少企業(yè)已經(jīng)引入了國外先進的軟件,但是技術人員缺乏,不能使軟件功能最為有效的發(fā)揮成為一個不可回避的問題。

3.4其他問題

在現(xiàn)在的數(shù)字化電廠中,還普遍存在系統(tǒng)目標不明確,系統(tǒng)規(guī)劃不合理,以及設計階段缺少統(tǒng)一的編碼等問題。