CN105159250B - 一种电厂dcs系统的风量和汽包水位计算方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电厂DCS技术领域，公开了一种电厂DCS系统的风量和汽包水位计算方法及装置，该电厂DCS系统由MAX1000+PLUS系统升级到MAXDNA系统，且风量和汽包水位计算方法包括：通过所述MAX1000+PLUS系统的风量计算接口获取所述MAXDNA系统计算风量所需的参数，并在所述MAXDNA系统中计算风量；以及在所述MAXDNA系统中，采用修正后的汽包水位计算公式计算汽包水位，其中所述修正后的汽包水位计算公式是基于电厂DCS系统升级前后汽包水位修正关系不变的要求以及所述MAX1000+PLUS系统的汽包水位计算方法而被修正的。本发明实现了DCS系统升级前后风量和水位计算一致性，保障机组的安全稳定运行，且为MAX1000+PLUS升级到MAXDNA系统提供了风量和汽包水位计算的解决方法。
Description
技术领域
本发明涉及电厂DCS系统领域，特别是涉及一种MAX1000+PLUS系统升级为MAXDNA系统后的电厂DCS系统的风量和汽包水位计算方法及装置。
背景技术
现有技术中，部分电厂原采用MAX1000+PLUS系统作为DCS系统。但是随着元器件技术的发展，原MAX1000+PLUS系统的一些专用元器件已经逐步退出市场，以至于无法为原MAX1000+PLUS系统更换元器件。另外，原MAX1000+PLUS系统在软件一直依赖Windows NT的支持，但微软早已停止对Windows NT的支持，不再开发新的补丁程序，使原MAX1000+PLUS系统不能再得到有效的软件支持。
因此，可以考虑采用美国最新的MAXDNA系统，将其与原MAX1000+PLUS系统相结合，进行DCS系统的升级。但是，将电厂DCS系统升级到MAXDNA系统后，出现了以下两种问题：
(一)由于风量计算公式参数接口的不同，导致参数无法直接写入，使送风机风量、一次风机风量、磨煤机风量的计算成为难题，而风量计算的准确性对燃烧调整和机组的安全稳定运行有重要影响。
(二)汽包水位计算原在MAX1000+PLUS系统中采用三菱汽包水位修正补偿计算公式，与MAXDNA系统提供的汽包水位计算公式差别较大，而汽包水位计算的准确性对给水调整和机组的安全稳定运行有重要影响。
因此，为确保机组运行的经济性和安全稳定性，需要对以上两种问题进行解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种电厂DCS系统的风量和汽包水位计算方法及装置，用于解决电厂DCS系统由MAX1000+PLUS系统升级为MAXDNA系统后存在的风量和汽包水位的计算问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案提供一种电厂DCS系统的风量和汽包水位计算方法，该电厂DCS系统是由MAX1000+PLUS系统升级到MAXDNA系统形成，所述风量和汽包水位计算方法包括：通过所述MAX1000+PLUS系统的风量计算接口获取所述MAXDNA系统计算风量所需的参数，并在所述MAXDNA系统中计算风量；以及在所述MAXDNA系统中，采用修正后的汽包水位计算公式计算汽包水位，其中所述修正后的汽包水位计算公式是基于电厂DCS系统升级前后汽包水位修正关系不变的要求以及所述MAX1000+PLUS系统的汽包水位计算方法而被修正的。
优选地，计算风量所需的参数包括一次风流量未补偿信号、一次风温信号和一次风压信号。
优选地，在所述MAXDNA系统中采用以下公式计算风量Y5：
Y5＝InA*SQRT(Y4)；
Y4＝1/InD*Y3
Y3＝(InC+101.32)/(InB+273.15)；
其中，SQRT(Y4)表示求Y4的平方根，InA表示一次风流量未补偿信号，InB表示一次风温信号，InC表示一次风压信号，InD表示参考温度。
优选地，采用以下方法获得所述修正后的汽包水位计算公式：对现场所有汽包水位变送器输送的水位信号三取中后进行量程迁移，将量程迁移后的信号设为1LD_UC；根据不同汽包压力下对应的饱和蒸汽密度修正函数DEN_AS和饱和水密度修正函数DEN_WS，对汽包水位进行修正，设修正后的汽包水位信号为1LD，则修正后的汽包水位计算公式为：1LD＝(1LD_UC+1185*DEN_AS)/DEN_WS-490；其中，1185是指示汽包水位低压取样至高压取样的高度，490是指汽包水位的零水位线距低侧取样的高度。
优选地，还包括：对所述MAXDNA系统计算出的风量和汽包水位结果，进行故障判断。
优选地，对计算出的风量进行故障判断包括：将计算出的风量结果以二取均方式处理，对于处理后的风量信号中的风量故障信号，将该风量故障信号中的输入信号故障和温度信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的风量故障信号的品质判断。
优选地，对计算出的汽包水位进行故障判断包括：对于计算出的汽包水位结果，将汽包水位信号中的每个输入信号故障和压力信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的汽包水位故障信号的品质判断。
本发明的技术方案还包括一种电厂DCS系统的风量和汽包水位计算装置，该电厂DCS系统是由MAX1000+PLUS系统升级到MAXDNA系统形成，所述风量和汽包水位计算装置包括：风量计算模块，用于通过所述MAX1000+PLUS系统的风量计算接口获取所述MAXDNA系统计算风量所需的参数，并在所述MAXDNA系统中计算风量；以及汽包水位计算模块，用于在所述MAXDNA系统中，采用修正后的汽包水位计算公式计算汽包水位，其中所述修正后的汽包水位计算公式是基于电厂DCS系统升级前后汽包水位修正关系不变的要求以及所述MAX1000+PLUS系统的汽包水位计算方法而被修正的。
优选地，在所述MAXDNA系统中采用以下公式计算风量Y5：
Y5＝InA*SQRT(Y4)；
Y4＝1/InD*Y3
Y3＝(InC+101.32)/(InB+273.15)；
其中，SQRT(Y4)表示求Y4的平方根，InA表示一次风流量未补偿信号，InB表示一次风温信号，InC表示一次风压信号，InD表示参考温度。
优选地，还包括故障判断模块，用于对所述MAXDNA系统计算出的风量和汽包水位结果，进行故障判断；对计算出的风量进行故障判断包括：将计算出的风量结果以二取均方式处理，对于处理后的风量信号中的风量故障信号，将该风量故障信号中的输入信号故障和温度信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的风量故障信号的品质判断；对计算出的汽包水位进行故障判断包括：对于计算出的汽包水位结果，将汽包水位信号中的每个输入信号故障和压力信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的汽包水位故障信号的品质判断。
本发明的有益效果是：本发明涉及DCS系统由MAX1000+PLUS升级到MAXDNA后，新老系统风量和水位的计算方法不同或参数接口不同，需要经过合理转换实现原系统的风量和水位计算功能的问题。本发明实现了DCS系统升级前后风量和水位计算一致性，保障机组的安全稳定运行，且为MAX1000+PLUS升级到MAXDNA系统提供了风量和汽包水位计算的解决方法。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例中电厂DCS系统的风量和汽包水位计算方法的流程示意图。
图2是本发明实施例中MAX1000+PLUS系统的风量计算块示意图。
图3是本发明实施例中汽包水位修正补偿公式中的不同汽包压力下对应的饱和蒸汽密度函数曲线示意图。
图4是本发明实施例中汽包水位修正补偿公式中的不同汽包压力下对应的饱和水密度函数曲线示意图
图5是本发明实施例中电厂DCS系统的风量和汽包水位计算装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，本实施例给出了一种电厂DCS系统的风量和汽包水位计算方法，该电厂DCS系统是由MAX1000+PLUS系统升级到MAXDNA系统形成，而所述风量和汽包水位计算方法包括：通过所述MAX1000+PLUS系统的风量计算接口获取所述MAXDNA系统计算风量所需的参数，并在所述MAXDNA系统中计算风量；以及在所述MAXDNA系统中，采用修正后的汽包水位计算公式计算汽包水位，其中所述修正后的汽包水位计算公式是基于电厂DCS系统升级前后汽包水位修正关系不变的要求以及所述MAX1000+PLUS系统的汽包水位计算方法而被修正的。
基于图1的基本步骤，本实施例主要包括以下两个部分：
一、MAX1000+PLUS系统升级到MAXDNA系统后的风量计算
如图2所示，MAX1000+PLUS系统风量计算用采用计算块fam，以A磨煤机的一次风量计算为例，下面具体说明MAX1000+PLUS系统风量计算转换成MAXDNA系统风量计算的过程。
图2中，风量补偿计算所需各参数与fam块相连，其中PCMPRE32_ID为压力信号，此处为常数值10；TPAPA_ID为A磨一次风温度信号，现场测点2HFE06CT011；FPAPA_UC_ID为A磨一次风流量未补偿信号，取自现场A磨一次风流量测点1(2HFE06CF011_)和A磨一次风流量测点2(2HFE06CF012_)的平均值；FPAPA_C_ID为A磨一次风流量补偿后的信号输出。
对于图2示出的计算式，逻辑中变量名FPAPA_C_ID在MAX1000+PLUS系统数据库中对应的点名为2FPAPA_C，其为ATB块，有两个参数：K1：0.3729075；K2：0.207156；其中K2在fam块中定义为PREF/TREF(参考压力/参考温度)，是个比值常量。而MAXDNA系统中流量计算块则需分别填入PREF值和TREF值，故无法按MAXDNA系统中自带的流量计算块计算，需要建立新的计算公式，建立的计算公式如下：
InA：2FPAPA_UC.OUTCTL，A磨一次风流量未补偿信号；
InB：2HFE06CT011.OUTCTL，A磨一次风温信号；
InC：A磨一次风压信号，此处为常数值10；
InD：ATB块2FPAPA_C中的K2，值为0.207156；
Y3＝Y1/Y2＝(PRS+PABS)/(TMP+TABS)＝(InC+101.32)/(InB+273.15)；
Y4＝1/InD*Y3
则修正后的风量值：OUT＝Y5＝InA*SQRT(Y4)。
可知在MAX1000+PLUS系统和MAXDNA系统计算风量所需的参数是相同的，均包括一次风流量未补偿信号、一次风温信号、一次风压信号、参考压力和参考温度等。因此，可提取原MAX1000+PLUS系统的风量计算接口，并将该风量计算接口集成进所述MAXDNA系统中，以获取所述MAXDNA系统计算风量所需的参数，并按MAXDNA中建立的公式计算风量。
二、MAX1000+PLUS系统升级到MAXDNA系统后的汽包水位计算
MAX1000+PLUS系统中汽包水位修正采用三菱公司提供的汽包水位修正公式计算的，计算过程繁琐，这与MAXDNA系统提供的汽包水位计算公式差别较大。逐一解读DCS系统升级前的汽包水位修正方法，并在新的MAXDNA系统中实现，实现过程如下：
现场汽包水位变送器共3个，量程为-400—400mm，将汽包水位信号三取中后进行量程迁移，迁移后量程为-1117—-301，此信号设为1LD_UC，依据三菱公司提供的不同汽包压力下对应的饱和蒸汽密度修正函数DEN_AS(见图3所示)和饱和水密度修正函数DEN_WS(见图4所示)，对汽包水位进行修正，修正后的汽包水位信号为1LD，汽包水位计算公式如下：
1LD＝(1LD_UC+1185*DEN_AS)/DEN_WS-490；
其中，1LD表示经补偿计算后的汽包水位；1LD_UC表示汽包水位量程迁移后的信号；DEN_AS表示饱和蒸汽密度修正函数；DEN_WS表示饱和水密度修正函数；1185表示汽包水位低压取样至高压取样的高度；490表示汽包水位的零水位线距低侧取样的高度
三、信号品质判断：
解读原MAX1000+PLUS系统逻辑的故障信号形成条件，在新MAXDNA系统中实现对信号品质的判断，即对所述MAXDNA系统计算出的风量和汽包水位结果，进行故障判断。
风量修正后故障判断逻辑：将计算出的风量结果以二取均方式处理，对于处理后的风量信号中的风量故障信号，将该风量故障信号中的输入信号故障和温度信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的风量故障信号的品质判断。
水位修正后故障判断逻辑：对于计算出的汽包水位结果，将汽包水位信号中的每个输入信号故障和压力信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的汽包水位故障信号的品质判断。
对应地，如图5所示，本实施例还给出了一种电厂DCS系统的风量和汽包水位计算装置，包括：风量计算模块，用于通过所述MAX1000+PLUS系统的风量计算接口获取所述MAXDNA系统计算风量所需的参数，并在所述MAXDNA系统中计算风量；以及汽包水位计算模块，用于在所述MAXDNA系统中，采用修正后的汽包水位计算公式计算汽包水位，其中所述修正后的汽包水位计算公式是基于电厂DCS系统升级前后汽包水位修正关系不变的要求以及所述MAX1000+PLUS系统的汽包水位计算方法而被修正的。
此外，还包括故障判断模块，用于对所述MAXDNA系统计算出的风量和汽包水位结果，进行故障判断；对计算出的风量进行故障判断包括：将计算出的风量结果以二取均方式处理，对于处理后的风量信号中的风量故障信号，将该风量故障信号中的输入信号故障和温度信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的风量故障信号的品质判断；对计算出的汽包水位进行故障判断包括：对于计算出的汽包水位结果，将汽包水位信号中的每个输入信号故障和压力信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的汽包水位故障信号的品质判断。
该风量和汽包水位计算装置与上述风量和汽包水位计算方法的技术方案一一对应，这里不再多述。
本发明实现了DCS系统升级前后风量和水位计算一致性，保障机组的安全稳定运行，且为MAX1000+PLUS升级到MAXDNA系统提供了风量和汽包水位计算的解决方法。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种电厂DCS系统的风量和汽包水位计算方法，该电厂DCS系统是由MAX1000+PLUS系统升级到MAXDNA系统形成，其特征在于，该风量和汽包水位计算方法包括：
通过所述MAX1000+PLUS系统的风量计算接口获取所述MAXDNA系统计算风量所需的参数，并在所述MAXDNA系统中计算风量；以及
在所述MAXDNA系统中，采用修正后的汽包水位计算公式计算汽包水位，
其中所述修正后的汽包水位计算公式是基于电厂DCS系统升级前后汽包水位修正关系不变的要求以及所述MAX1000+PLUS系统的汽包水位计算方法而被修正的。
2.根据权利要求1所述的风量和汽包水位计算方法，其特征在于，计算风量所需的参数包括一次风流量未补偿信号、一次风温信号和一次风压信号。
3.根据权利要求2所述的风量和汽包水位计算方法，其特征在于，在所述MAXDNA系统中采用以下公式计算风量Y5：
Y5＝InA*SQRT(Y4)；
Y4＝1/InD*Y3
Y3＝(InC+101.32)/(InB+273.15)；
其中，SQRT(Y4)表示求Y4的平方根，InA表示一次风流量未补偿信号，InB表示一次风温信号，InC表示一次风压信号，InD表示参考温度。
4.根据权利要求1所述的风量和汽包水位计算方法，其特征在于，采用以下方法获得所述修正后的汽包水位计算公式：
对现场所有汽包水位变送器输送的水位信号三取中后进行量程迁移，将量程迁移后的信号设为1LD_UC；
根据不同汽包压力下对应的饱和蒸汽密度修正函数DEN_AS和饱和水密度修正函数DEN_WS，对汽包水位进行修正，设修正后的汽包水位信号为1LD，则修正后的汽包水位计算公式为：
1LD＝(1LD_UC+1185*DEN_AS)/DEN_WS-490
其中，1185是指示汽包水位低压取样至高压取样的高度，490是指汽包水位的零水位线距低侧取样的高度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的风量和汽包水位计算方法，其特征在于，还包括：对所述MAXDNA系统计算出的风量和汽包水位结果，进行故障判断。
6.根据权利要求5所述的风量和汽包水位计算方法，其特征在于，对计算出的风量进行故障判断包括：将计算出的风量结果以二取均方式处理，对于处理后的风量信号中的风量故障信号，将该风量故障信号中的输入信号故障和温度信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的风量故障信号的品质判断。
7.根据权利要求5所述的风量和汽包水位计算方法，其特征在于，对计算出的汽包水位进行故障判断包括：对于计算出的汽包水位结果，将汽包水位信号中的每个输入信号故障和压力信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的汽包水位故障信号的品质判断。
8.一种电厂DCS系统的风量和汽包水位计算装置，该电厂DCS系统是由MAX1000+PLUS系统升级到MAXDNA系统形成，其特征在于，该风量和汽包水位计算装置包括：
风量计算模块，用于通过所述MAX1000+PLUS系统的风量计算接口获取所述MAXDNA系统计算风量所需的参数，并在所述MAXDNA系统中计算风量；以及
汽包水位计算模块，用于在所述MAXDNA系统中，采用修正后的汽包水位计算公式计算汽包水位，
其中所述修正后的汽包水位计算公式是基于电厂DCS系统升级前后汽包水位修正关系不变的要求以及所述MAX1000+PLUS系统的汽包水位计算方法而被修正的。
9.根据权利要求8所述的风量和汽包水位计算装置，其特征在于，在所述MAXDNA系统中采用以下公式计算风量Y5：
Y5＝InA*SQRT(Y4)；
Y4＝1/InD*Y3
Y3＝(InC+101.32)/(InB+273.15)；
其中，SQRT(Y4)表示求Y4的平方根，InA表示一次风流量未补偿信号，InB表示一次风温信号，InC表示一次风压信号，InD表示参考压力与参考温度的比值。
10.根据权利要求8或9所述的风量和汽包水位计算装置，其特征在于，还包括故障判断模块，用于对所述MAXDNA系统计算出的风量和汽包水位结果，进行故障判断；
对计算出的风量进行故障判断包括：将计算出的风量结果以二取均方式处理，对于处理后的风量信号中的风量故障信号，将该风量故障信号中的输入信号故障和温度信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的风量故障信号的品质判断；
对计算出的汽包水位进行故障判断包括：对于计算出的汽包水位结果，将汽包水位信号中的每个输入信号故障和压力信号故障取或，并将取或的结果作为补偿后的汽包水位故障信号的品质判断。
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