電廠輔機設(shè)備運行管理系統(tǒng)研究與開發(fā)

1、電廠輔機設(shè)備運行管理系統(tǒng)研究與開發(fā)引言 大型火電機組特別是調(diào)峰機組的運行工況經(jīng)常變化，使輔機設(shè)備啟停十分頻繁，易造成同類輔機運行時間不平衡，最終導(dǎo)致個別輔機運行時間過長，使用壽命縮短。發(fā)電廠迫切希望能根據(jù)運行表計參數(shù)顯示和觀察到的現(xiàn)象，通過自動或人工邏輯推理，對各輔機的啟停次數(shù)、運行時間進行記錄統(tǒng)計，以便合理分配輔機的運行時間，確保輔機在經(jīng)濟安全的工況下運行。 目前輔機設(shè)備的啟停統(tǒng)計管理是離線或半離線的，并需要人工輸入原始數(shù)據(jù)，在每日或月末進行考核，是一種典型的事后管理方式。本文開發(fā)設(shè)計的電廠輔機設(shè)備管理系統(tǒng)采用b/s模式，構(gòu)建基于web的動態(tài)交互式模型，在線統(tǒng)計并顯示出各種工況下電廠重要輔機

2、的啟停次數(shù)、運行時間，及時指導(dǎo)運行人員調(diào)整輔機的運行情況。該系統(tǒng)作為電廠自動化系統(tǒng)的重要模塊，在現(xiàn)場應(yīng)用中運行穩(wěn)定，有效提高了機組運行的安全經(jīng)濟性。一、系統(tǒng)設(shè)計1.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程和控制流程 本文設(shè)計的電廠輔機設(shè)備運行管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程和控制流程如圖1所示。 數(shù)據(jù)采集模塊從電廠分散控制系統(tǒng)(dcs)、廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(sis)或管理信息系統(tǒng)(mis)中采集實時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊預(yù)處理后進入實時計算模塊，經(jīng)過對實時數(shù)據(jù)的計算判斷，將計算結(jié)果存入指定的數(shù)據(jù)庫中。查詢用戶通過web瀏覽器向數(shù)據(jù)庫提出查詢申請，系統(tǒng)自動將數(shù)據(jù)處理結(jié)果提交給客戶端，并顯示在web瀏覽器上;系統(tǒng)管理人員可通過web瀏

3、覽器對系統(tǒng)各種約束條件進行修改，以控制后臺程序的運行方式，后臺程序采用叫巨重啟模式來更新各模塊的運行方式。1.2 系統(tǒng)功能 1.2.1 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)與實時數(shù)據(jù)源的連接，并按數(shù)據(jù)庫中的采集規(guī)范，從電廠dcs、sis或mis中采集輔機設(shè)備運行狀態(tài)實時數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊將采集的實時數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)庫中的處理規(guī)范轉(zhuǎn)換為實時計算所需要的格式，并對錯誤數(shù)據(jù)迸行辯識和剔除，以保證實時計算的準確性。計算時采用雙精度數(shù)據(jù)類型，在測點數(shù)據(jù)準確的基礎(chǔ)上保證性能指標的可信度和準確性。1.2.2 輔機設(shè)備運行狀態(tài)檢測 輔機設(shè)備運行狀態(tài)檢測是整個系統(tǒng)的核心部分，實現(xiàn)輔機設(shè)備運行狀態(tài)判斷、狀態(tài)存儲等功能，主要內(nèi)容

4、包括按數(shù)據(jù)庫中的算法規(guī)范，在線統(tǒng)計出各種工況下電廠重要輔機的啟停次數(shù)、運行開始時間、停運時間、每班運行總時間、每天(月)運行總時間等信息，并將結(jié)果寫入結(jié)果數(shù)據(jù)庫。1.2.3 數(shù)據(jù)庫管理 該系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)庫主要由兩大部分組成:(1)計算結(jié)果記錄集。(2)采集模塊、計算模塊所需的各種屬性配置表，表中包括采集規(guī)范、處理規(guī)范、算法規(guī)范、存庫規(guī)范等。為提高數(shù)據(jù)庫的安全性，管理員通過web瀏覽器進行數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的修改與刪除、復(fù)制與備份的管理和維護操作，而不是直接對數(shù)據(jù)庫進行操作。1.2.4 web瀏覽器查詢 web瀏覽器查詢功能包括:(1)輔機設(shè)備實時運行狀態(tài)查詢。如指定輔機是否啟動，最后一次運行開始時間、

5、停運時間，輔機電流、電壓值。也可分系統(tǒng)對系統(tǒng)中所有輔機的運行狀態(tài)進行列表顯示。(2)輔機設(shè)備運行狀態(tài)歷史查詢。查詢方式有多種:按輔機查詢，即查詢指定輔機在指定時間內(nèi)的啟停次數(shù)、每次啟動的運行開始時間、停運時間、每次運行持續(xù)時間及總運行時間;按系統(tǒng)查詢，即查詢指定系統(tǒng)在指定時間內(nèi)系統(tǒng)中所有輔機的啟停情況，包括啟動輔機臺數(shù)最大值、最大值開始時間和持續(xù)時間、運行時間最長的輔機、運行時間最短的輔機等;按班值查詢，即查詢指定輔機在每班的運行時間，提供按天、月、年的查詢方式。二、系統(tǒng)實現(xiàn)2.1 規(guī)范條件設(shè)定 規(guī)范條件是系統(tǒng)各模塊運行時的依據(jù)。系統(tǒng)事先在數(shù)據(jù)庫中設(shè)定各種約束條件，這些約束條件盡可能包含各種可

6、能發(fā)生的情況。 (1)數(shù)據(jù)采集規(guī)范:用來指定要采集的數(shù)據(jù)個數(shù)及每個被采集數(shù)據(jù)的屬性。屬性包括數(shù)據(jù)編號，數(shù)據(jù)采集頻率，數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)平臺中的對應(yīng)位號、中文描述等。 (2)數(shù)據(jù)處理規(guī)范:規(guī)定了對采集的數(shù)據(jù)進行處理的方式。a.是否要對數(shù)據(jù)進行過濾處理，如當(dāng)機組負荷大于一定值時才認為數(shù)據(jù)有效，否則將被過濾掉。這就要設(shè)定過濾方式、過濾器的上下限及過濾器在實時系統(tǒng)中的對應(yīng)位號、中文描述等。b.設(shè)定判斷輔機運行狀態(tài)時所必需的輔機電流設(shè)定值。 (3)算法規(guī)范:決定了計算中使用的判斷邏輯。設(shè)定多種輔機設(shè)備運行狀態(tài)判斷邏輯，可適應(yīng)各種不同工況的需要，當(dāng)要求由一種判斷邏輯變?yōu)榱硪环N判斷邏輯時，只需將數(shù)據(jù)庫中開關(guān)量設(shè)為代

7、表該邏輯的值即可，后臺計算程序會自動讀取開關(guān)量并更新算法，不需要修改程序代碼。 (4)寫庫規(guī)范:設(shè)定系統(tǒng)對計算結(jié)果的操作，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器位置、庫名、表名、用戶名及密碼等基本信息。2.2 輔機設(shè)備運行狀態(tài)實時檢測 輔機設(shè)備運行狀態(tài)的實時檢測和判斷是整個系統(tǒng)的核心。實時判斷流程分為4個步驟:實時數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)處理、輔機啟停狀態(tài)判斷、結(jié)果存儲。輔機設(shè)備運行狀態(tài)判斷流程如圖2所示。 首先，后臺程序按指定周期讀取有關(guān)的實時數(shù)據(jù)，對實時數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)辯識并剔除錯誤數(shù)據(jù)，若選擇過濾器，則要根據(jù)過濾器的設(shè)置對數(shù)據(jù)進行過濾，得到符合要求的數(shù)據(jù)。然后，通過比較當(dāng)前輔機啟停狀態(tài)與上一次記錄的輔機啟停狀態(tài)，判斷輔

8、機的運行狀態(tài)是否發(fā)生了改變，若其狀態(tài)由停運變成了啟動，則向數(shù)據(jù)庫寫入輔機的啟動時間;若其狀態(tài)由啟動變成了停運，則向數(shù)據(jù)庫寫入輔機的停運時間、運行持續(xù)時間。為避免測點數(shù)值不正常波動造成的影響，應(yīng)用了時間死區(qū)概念，即輔機設(shè)備啟動狀態(tài)持續(xù)一定時間才算啟動，否則視為偽啟動，將不予以記錄。 對于輔機啟停狀態(tài)的判斷，可根據(jù)不同要求采用以下3種判斷邏輯之一。 (1)輔機運行信號與電流同時滿足要求。只有當(dāng)輔機電流大于設(shè)定值并且輔機運行信號為true時，才認為該輔機當(dāng)前的狀態(tài)為啟動，其他情況均視停運狀態(tài)，其邏輯圖如圖3a)所示。 (2)輔機運行信號滿足要求。當(dāng)輔機運行信號為true時才認為該輔機當(dāng)前的狀態(tài)為啟動

9、;當(dāng)輔機運行信號為false時視為停運狀態(tài)，其邏輯圖如圖3b)所示。 (3)輔機電流滿足要求。當(dāng)輔機電流大于預(yù)先設(shè)定的閥值時，就認為該輔機當(dāng)前為啟動狀態(tài);當(dāng)輔機電流小于預(yù)先設(shè)定的閥值時視為停運狀態(tài)，其邏輯圖如圖3c)所示。 2.3 基于b/s模式的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定和結(jié)果發(fā)布 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定采用基于b/s模式的動態(tài)交互式模型，系統(tǒng)接受客戶端通過瀏覽器傳遞來的請求，向客戶端返回輔機啟停配置修改頁面，通過該頁面可對計算中用到的一些參數(shù)進行修改。當(dāng)頁面提交修改后，系統(tǒng)將按修改的內(nèi)容對數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)表進行更新，同時將預(yù)先設(shè)定在數(shù)據(jù)庫中的更新信號置為1，后臺計算程序會定時讀取這個信號，當(dāng)讀到更新信號為1時，后臺

10、程序會重新讀入配置信息，更新內(nèi)部變量，同時將更新信號置為零。這樣就實現(xiàn)了系統(tǒng)的在線更新，方便了系統(tǒng)管理，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。查詢結(jié)果發(fā)布方式采用b/s結(jié)構(gòu)，用戶查詢界面完全通過web瀏覽器實現(xiàn)，查詢結(jié)果在頁面上以表格形式顯示，并提供輸出到excel文件的功能。使用這種發(fā)布方式簡單、方便，可使該系統(tǒng)與intrant/internet系統(tǒng)有機地融于一體。 三、應(yīng)用實例 該系統(tǒng)已先后在國內(nèi)幾臺300mw機組上安裝并投入運行。圖4為某電廠輔機設(shè)備管理系統(tǒng)的查詢結(jié)果(2005年4月)。圖4a)為對輔機進行月統(tǒng)計的查詢結(jié)果，可比較同類輔機在1個月內(nèi)的總運行時間和啟停次數(shù);圖4b)為查詢輔機在某天中每1班的

11、運行時間;圖4c)為查詢指定輔機在指定時間內(nèi)的啟停次數(shù)，每次啟動的啟動時間、停運時間及每次運行持續(xù)時間。 現(xiàn)場應(yīng)用實踐表明，該系統(tǒng)能使管理人員隨時掌握機組輔機的運行狀況及存在的問題，有的放矢地指導(dǎo)運行及設(shè)備維護。同時也使運行人員進一步明確了本崗位的效益和責(zé)任，促使其改進運行方式，優(yōu)化操作調(diào)整。該系統(tǒng)投資少、實用性強、運行高效穩(wěn)定、在線計算量小，可與各類dcs相連，滿足了當(dāng)前各電廠對節(jié)能降耗的迫切要求。四、結(jié)語 (1)本系統(tǒng)掘棄了輔機設(shè)備運行事后管理方式，采用在線監(jiān)測方法，實時統(tǒng)計各種工況下電廠重要輔機的啟停次數(shù)、運行時間，使輔機設(shè)備管理與運行管理同步，及時指導(dǎo)運行人員合理分配輔機運行時間，并充分考