褚云山，邵 毅，宋勝軍，張連旭，王洪凱

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

我國還屬于發(fā)展中國家，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，在節(jié)能減排上面臨著巨大壓力。為了落實(shí)《國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)的通知》要求，堅(jiān)持“節(jié)約、清潔、安全”的戰(zhàn)略方針，對已投產(chǎn)的老舊燃煤機(jī)組進(jìn)行節(jié)能減排升級改造和優(yōu)化運(yùn)行。通知還要求現(xiàn)役600 MW(風(fēng)冷機(jī)組除外)及以上機(jī)組力爭5年內(nèi)供電煤耗降至300 g/kWh標(biāo)準(zhǔn)煤左右。

燃煤機(jī)組能耗量化分析系統(tǒng)可以為火力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)管理和科學(xué)決策提供及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)，是為企業(yè)提供具備在線監(jiān)測機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及煤耗偏差、優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式、熱經(jīng)濟(jì)性故障診斷功能的實(shí)用平臺(tái)[1]。燃煤機(jī)組能耗量化分析系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)組主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)和能耗指標(biāo)的實(shí)時(shí)上傳并建立數(shù)據(jù)庫，滿足上級管理機(jī)關(guān)的在線監(jiān)控和日常管理，這不僅符合生產(chǎn)管理信息化的發(fā)展趨勢，也為發(fā)電集團(tuán)的信息化體系建設(shè)提供了有效支撐[2]。

1 能耗量化分析系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

a.硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的主體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)成主干網(wǎng)絡(luò)，便于擴(kuò)展，主要包括隔離機(jī)1臺(tái)，運(yùn)算服務(wù)器1臺(tái)，根據(jù)需要不同靈活配置[6]。由于火電集團(tuán)對DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全要求，系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要來自SIS系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；本系統(tǒng)通過OPC通信接口從SIS網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)，由能耗在線分析系統(tǒng)計(jì)算站運(yùn)算后，存入實(shí)時(shí)工業(yè)庫中，采用OPC通信將計(jì)算結(jié)果上傳到SIS系統(tǒng)eDNA數(shù)據(jù)庫[7-8]，并且映像到MIS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫。MIS系統(tǒng)中的用戶可以在自己的計(jì)算機(jī)中通過瀏覽器看到與計(jì)算站相同的流程畫面與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

b.組態(tài)軟件。該系統(tǒng)采用組態(tài)王6.53版本，具有較強(qiáng)適應(yīng)性、擁有標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口、與其他系統(tǒng)軟件交互方便、功能模塊可擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)好等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)模塊計(jì)算、數(shù)據(jù)管理3個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中數(shù)據(jù)模塊計(jì)算利用采集機(jī)組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果上傳到數(shù)據(jù)管理層展示給用戶。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成

a.數(shù)據(jù)采集模塊。通過OPC通信接口從SIS網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫中獲取現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)濾波、均值計(jì)算等數(shù)據(jù)處理，為計(jì)算模塊提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

b.鍋爐計(jì)算模塊。主要由6部分組成：入爐煤質(zhì)特性計(jì)算[3-4]；鍋爐熱效率計(jì)算[5]；空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率計(jì)算；尾部煙道受熱面污染程度評估；鍋爐主要輔機(jī)電耗計(jì)算；鍋爐主要參數(shù)偏差對機(jī)組煤耗影響計(jì)算。

c.汽機(jī)計(jì)算模塊。主要由4部分組成：水和水蒸氣性質(zhì)函數(shù)；汽輪機(jī)熱耗率、發(fā)供電煤耗計(jì)算；各項(xiàng)小指標(biāo)計(jì)算；各項(xiàng)效指標(biāo)對經(jīng)濟(jì)性影響計(jì)算。

d.全廠及輔助功能模塊。主要由4部分組成：全廠經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計(jì)算；可控指標(biāo)偏差；機(jī)組運(yùn)行工況對比功能；歷史數(shù)據(jù)及報(bào)表。

e.尋優(yōu)模塊。自動(dòng)尋優(yōu)工況對比功能是本系統(tǒng)最重要的功能之一，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行在某一負(fù)荷段時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)查詢并顯示出歷史運(yùn)行最佳工況的主要運(yùn)行參數(shù)，直觀顯示出當(dāng)前工況和歷史尋優(yōu)工況主要運(yùn)行參數(shù)和各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果之間的差距，計(jì)算出影響機(jī)組能耗各個(gè)因素的影響幅度，找到當(dāng)前的主要問題，為運(yùn)行人員操作提供明確的指導(dǎo)。

f.性能參數(shù)分析界面。包括：入爐煤質(zhì)特性參數(shù)畫面；鍋爐熱效率畫面(如圖2所示)；空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率畫面；空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率畫面；鍋爐主要輔機(jī)電耗畫面；鍋爐主要參數(shù)對機(jī)組煤耗影響畫面；汽輪機(jī)熱耗率及缸效率畫面；加熱器狀態(tài)畫面；軸封系統(tǒng)狀態(tài)畫面；減溫水畫面；全廠經(jīng)濟(jì)性畫面，如圖3所示報(bào)表生成顯示畫面。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測鍋爐熱效率、機(jī)組熱耗率、廠用電率、發(fā)供電煤耗、主要經(jīng)濟(jì)小指標(biāo)等能耗參數(shù)；自動(dòng)判斷機(jī)組是否供熱，并實(shí)時(shí)啟動(dòng)供熱性能計(jì)算模塊，計(jì)算出供熱量、供熱比、熱電比、供熱煤耗等指標(biāo)[9]；實(shí)時(shí)量化分析當(dāng)前主要經(jīng)濟(jì)小指標(biāo)對煤耗的影響幅度；自動(dòng)記錄和更新不同負(fù)荷段歷史最低能耗工況的主要運(yùn)行參數(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并與當(dāng)前工況進(jìn)行對比分析，為運(yùn)行人員進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)；對重要熱力設(shè)備(加熱器等)運(yùn)行狀況進(jìn)行在線評估，為運(yùn)行和檢修人員提供參考；對鍋爐尾部受熱面的污染程度進(jìn)行實(shí)時(shí)評估，為運(yùn)行人員進(jìn)行吹灰操作提供依據(jù)；對重要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，當(dāng)超出規(guī)程要求時(shí)提供報(bào)警；自動(dòng)生成系統(tǒng)主要參數(shù)的日報(bào)表和月報(bào)表，以及不同運(yùn)行班組當(dāng)月累計(jì)報(bào)表，為電廠的日常生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)和管理提供有效手段；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全可靠，并采用多種手段與DCS進(jìn)行隔離，確保對DCS不產(chǎn)生任何影響；實(shí)現(xiàn)電廠局域網(wǎng)范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)訪問，方便各級生產(chǎn)和管理人員監(jiān)測[10]。

3 結(jié)束語

基于煤質(zhì)在線測量技術(shù)的機(jī)組能耗量化分析系統(tǒng)，可以為運(yùn)行人員、檢修人員和生產(chǎn)管理人員提供全面的能耗數(shù)據(jù)和分析，指導(dǎo)開展相應(yīng)的運(yùn)行優(yōu)化和設(shè)備檢修工作，從而大幅提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。預(yù)計(jì)投入運(yùn)行后可以使全年鍋爐平均熱效率提高0.5%～1%，全年汽輪機(jī)平均熱耗率下降0.5%～1%，機(jī)組煤耗下降1%～2%。