CN109523180A - 一种火电厂煤耗及供热在线监控系统 - Google Patents

一种火电厂煤耗及供热在线监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及火电厂监控领域，特别涉及一种火电厂煤耗及供热在线监控系统，由生产数据采集平台、数据监控处理平台、数据上传平台、用户管理平台组成，其中，该系统通过OPC通讯方式从火电厂DCS系统采集数据，利用数据处理系统与性能计算得出火电机组的煤耗指标与供热指标，并进行监控，同时上传数据至电网调度中心，达到节能发电调度与指导机组经济运行的目的。

Description

一种火电厂煤耗及供热在线监控系统
技术领域
本发明属于火电厂监控领域，特别涉及一种火电厂煤耗及供热在线监控系统。
背景技术
由于火电机组无能耗在线监测和实时计算的功能，平时主要依据手工计算，缺乏准确的煤耗数据，火电厂无法进行行之有效的能耗管理，提高机组运行管理水平；调度中心也难以指导火电厂节能发电调度计划的编制与生成，为节能发电调度计划提供参考依据和运行指导建议。
发明内容
本发明的目的在于提供一种火电厂煤耗及供热在线监控系统，从而克服火电机组无能耗在线监测和实时计算依据手工计算缺乏准确性的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种火电厂煤耗及供热在线监控系统，包括：
第一数据采集接口机，其与第一DCS通讯接口站连接以采集第一发电机组的第一生产数据；
第二数据采集接口机，其与第二DCS通讯接口站连接以采集第二发电机组的第二生产数据；
脱硫数据采集接口机，其与脱硫DCS通讯接口站连接以采集第一发电机组和第二电机组的脱硫系统的第三生产数据；
中心交换机，其分别与所述第一数据采集接口机、第二数据采集接口机及脱硫数据采集接口机连接；
通讯服务器，其与所述中心交换机连接，所述通讯服务器、调度数据网交换机、调度主机依次连接以将数据上传至主站数据中心；
实时数据服务器，其分别与所述第一数据采集接口机、第二数据采集接口机和脱硫数据采集接口机连接；
数据库，其与所述实时数据服务器连接；
应用服务器，其与所述实时数据服务器与通讯服务器连接，该应用服务器包括：
性能计算模块，用于利用所述第一生产数据、第二生产数据和第三生产数据对机组热耗、锅炉效率、厂用电率及供热量进行计算；
能耗指标监控模块，用于将实时测试的机组热耗、锅炉效率、厂用电率及供热量与极限值相对比以对指标进行监控；
曲线对比分析模块，用于将机组热耗、锅炉效率、厂用电率及供热量生成坐标曲线；及
统计查询管理模块，用于查询发电机组的实时测点、性能指标计算结果的相关信息并生成报表进行展示；以及
用户管理平台，其与所述应用服务器连接，用于输入各类参数及查询各种性能指标资料。
优选的，上述技术方案中，所述应用服务器还包括：
系统管理模块，用于对监控系统的功能进行配置，包括数据字典的管理、用户使用风格的配置和系统维护功能；
配置管理模块，用于配置发电机组、专业、实时测点及设备的参数；
警告管理模块，用于对实时测点、性能指标符合告警条件时进行信息提示；
机组热力试验配置模块，用于根据试验内容的不同以及试验的侧重点差异对机组能耗试验模板进行配置。
优选的，上述技术方案中，所述用户管理平台包括：MIS防火墙，MIS网络交换机及管理终端，所述MIS网络交换机与所述应用服务器且两者间设有所述MIS防火墙，所述管理终端与所述MIS网络交换机连接。
优选的，上述技术方案中，所述通讯服务器通过第一正向隔离网闸与所述中心交换机连接。
优选的，上述技术方案中，所述实时数据服务器通过第二正向隔离网闸与所述中心交换机连接。
优选的，上述技术方案中，所述应用服务器通过反向隔离网闸与所述通讯服务器连接。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明中的系统通过OPC通讯方式从火电厂DCS系统采集数据，利用数据处理系统与性能计算得出火电机组的煤耗指标与供热指标，并进行监控，同时上传数据至电网调度中心，达到节能发电调度与指导机组经济运行的目的。
附图说明
图1是根据本发明火电厂煤耗及供热在线监控系统的结构图。
主要附图标记说明：
1-生产数据采集平台，2-数据监控处理平台，3-数据上传平台，4-用户管理平台，5-中心交换机，6-第一正向隔离网闸，7-通讯服务器，8-第二正向隔离网闸，9-实时数据服务器，10-应用服务器，11-反向隔离网闸，12-调度数据网交换机，13-第一DCS通讯接口站，14-第二DCS通讯接口站，15-脱硫DCS通讯接口站，16-第一数据采集接口机，17-第二数据采集接口机，18-脱硫数据采集接口机，19-系统管理模块，20-配置管理模块，21-曲线对比分析模块，22-警告管理模块，23-性能计算模块，24-数据库，25-能耗指标监控模块，26-统计查询管理模块，27-机组热力试验配置模块，28-调度主机，29-MIS防火墙，30-MIS网络交换机，31-管理终端。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1所示，该实施例中的火电厂煤耗及供热在线监控系统包括：生产数据采集平台1、中心交换机5、数据监控处理平台2、数据上传平台3和用户管理平台4。
生产数据采集平台1包括：第一数据采集接口机16、第二数据采集接口机17和脱硫数据采集接口机18。
第一数据采集接口16机与第一DCS通讯接口站13连接以采集第一发电机组的第一生产数据，这些生产数据包括进入第一发电机组的锅炉的空气的温度、燃煤燃烧后排出烟气的温度与含氧量、燃煤的化学参数(包括入炉煤低位发热量、入炉煤收到基氢、入炉煤收到基水分、入炉煤收到基灰、飞灰可燃物、炉渣可燃物)；第一发电机组的汽轮机的蒸汽、抽汽、排汽、给水、补充水、减温水、疏水、真空、供热系统的相关参数；第一发电机组发电机的发电相关参数。
第二数据采集接口机17与第二DCS通讯接口站14连接以采集第二发电机组的第二生产数据，这些生产数据包括进入第二发电机组的锅炉的空气的温度、燃煤燃烧后排出烟气的温度与含氧量、燃煤的化学参数(包括入炉煤低位发热量、入炉煤收到基氢、入炉煤收到基水分、入炉煤收到基灰、飞灰可燃物、炉渣可燃物)，第二发电机组的汽轮机的蒸汽、抽汽、排汽、给水、补充水、减温水、疏水、真空、供热系统的相关参数，第二发电机组发电机的发电相关参数。
脱硫数据采集接口机18与脱硫DCS通讯接口站15连接以采集第一发电机组和第二电机组的脱硫系统的第三生产数据，这些生产数据包括第一发电机组和第二电机组脱硫系统SO2、NOX、烟尘的相关污染物参数。
其中，第一DCS通讯接口站16是一号机组DCS系统的一部分，第二DCS通讯接口站17是二号机组DCS系统的一部分，脱硫DCS通讯接口站18是脱硫DCS系统的一部分，中心交换机5分别与第一数据采集接口机16、第二数据采集接口机17及脱硫数据采集接口机18连接，用于获取三组数据流并发送至传输给数据监控处理平台2。
数据监控处理平台2包括：通讯服务器7、实时数据服务器9、数据库24、应用服务器10。数据上传平台3包括调度数据网交换机12和调度主机28。通讯服务器7通过第一正向隔离网闸6与中心交换机5连接，通讯服务器7、调度数据网交换机12、调度主机3依次连接以将数据上述到。
实时数据服务器9通过第二正向隔离网闸8与中心交换机5连接，避免生产系统受到外来侵害；数据库24与实时数据服务器9连接；应用服务器10与实时数据服务器9连接，应用服务器10通过反向隔离网闸11与通讯服务器7连接，该实施例中采用单向隔离网闸确保生产数据单向传输，其中，通过中心交换机5将采集到的生产数据转分为两部分数据流，采集的实时数据通过正向隔离网闸6传输到通讯服务器7，再经调度数据网交换机12通过调度非实时VPN将数据上传到调度主机28；另外一路通过正向隔离网闸8接入到应用服务器，通过数据库服务器9接收采集接口机16、17、18发送过来的数据包，并且将数据包写入到实时数据服务器中的实时数据库进行存储，应用服务器10应用这些数据进行能耗与供热指标计算，指标参数通过反向隔离网闸11将数据镜像到通讯服务器7。
更进一步的，应用服务器7包括：
性能计算模块23，用于利用所述第一生产数据、第二生产数据和第三生产数据对机组热耗、锅炉效率、厂用电率及供热量进行计算；具体的，机组指标计算时必须考虑机组状态等计算条件，只有在满足计算条件的前提下才有必要进行指标值计算。锅炉效率采用反平衡算法计算，锅炉效率采用百分比表示，即用100％减去排烟热损失(q2)、化学未完全燃烧热损失(q3)、固体未完全燃烧热损失(q4)、锅炉散热热损失(q5)、灰渣物理显热热损失(q6)而得。排烟热损失(q2)采用排烟氧量、排烟温度、送风温度、空气湿度、入炉煤低位发热量、入炉煤收到基氢、入炉煤收到基水分运用公式算出；可燃气体未完全燃烧热损失(q3)对燃煤锅炉来说一般为0；固体未完全燃烧热损失(q4)采用入炉煤收到基灰、飞灰可燃物、炉渣可燃物、入炉煤低位发热量运用公式算出；锅炉散热热损失(q5)采用主蒸汽流量运用公式算出；灰渣物理显热热损失(q6)采用排烟温度、送风温度、入炉煤收到基灰分、飞灰可燃物、炉渣可燃物、入炉煤低位发热量运用公式算出。
汽轮机热耗率采用机组总热耗量减去供热所需热耗量后与机组功率相比运算所得，机组热耗量由机组输入热耗量减去输出热耗量所得，机组输入热耗量由主蒸汽流量、再热蒸汽流量、凝汽器补充水流量、连排扩容器至除氧器流量分别乘以各自的焓值后相加所得；机组输出热耗量由给水流量、再热冷段蒸汽流量、过热器减温水流量、再热器减温水流量、工业抽汽流量分别乘以各自的焓值后相加所得。供热所需热耗量采用供热比运用公式算出。
厂用电率为厂用电量与发电量的比值，厂用电量为高厂变功率、公用变功率1、公用变功率2、励磁变功率之和减去供热耗用电量。
发电煤耗采用锅炉效率、汽轮机热耗率与管道效率运用公式算出，300MW等级的机组管道效率取默认值98.5％。
供电煤耗采用锅炉效率、汽轮机热耗率、厂用电率与管道效率运用公式算出，300MW等级的机组管道效率取默认值98.5％。
供热量由供汽管段的供汽流量、供汽温度、供汽压力运用公式计算所得，供热比由供热量与汽机总热耗量相比所得。
系统通过对各指标值的计算结果可以统计各时间段指标的平均值以及各之间的相互变化关系，其中负荷与煤耗的相互关系可作为发电经济性优化调度的基本依据。
能耗指标监控模块25，用于将实时测试的机组热耗、锅炉效率、厂用电率及供热量与极限值相对比以对指标进行监控，具体的，当测点数据与计算数据超出规定限值或其变化速率超过可能的极限值；当测点数据与计算数据连续两次采样的变化量超过可能的极限值；系统根据定义的策略用前一周期的值或默认值进行替换。另外根据指标、测点相关性关系，确定指标、测点的数据是否有误，一般情况下机组负荷越高供电煤耗相对较低，如果出现负荷趋势在逐步变大，而煤耗也在逐步变大，则可检测出计算结果是错误的。
曲线对比分析模块21，用于将机组热耗、锅炉效率、厂用电率及供热量生成坐标曲线。进一步的，曲线管理可在同一个坐标系内对不同的曲线进行自由组合对比，如同一台机组在不同日期的曲线比较，不同机组在同一日期内的曲线比较，同一时间段内同一机组的机组出力曲线和机组煤耗曲线比较等。此功能根据指标分类来展现，按照时间的日、月、年来展现指标的实时、历史曲线趋势，以便于用户监测、比较与分析。
统计查询管理模块26，用于查询发电机组的实时测点、性能指标计算结果的相关信息并生成报表进行展示。
系统管理模块19，用于对监控系统的功能进行配置，包括数据字典的管理、用户使用风格的配置和系统维护功能。
配置管理模块20，用于配置发电机组、专业、实时测点及设备的参数，机组配置就是设置具体的机组编号：第一、第二发电机组，每台机组设置的内容有机组编号、机组名称、负荷上限、负荷下限、负荷率上限、负荷率下限、额定负荷、理想负荷；
专业配置就是设置测点的主要归属专业，便于在实时点指标设置中选择专业，专业包括汽机、锅炉、电气、热控、燃灰、综合6个专业。
指标配置指对实时测点进行配置，包括实时测点与DCS测点的关联、与设备的关联和目标值的配置。可以进行增加、删除、修改、实时点设备关联设置。增加实时指标需设置实时点编号、中文描述、机组编号、专业编号、实时点数据类型、上下限；实时点设备关联与设备配置中的“设备与实时测点关联”是一致的，不同的是这里是通过指标来与相关设备关联，目的是在报表中能够以设备为条件查询与他相关指标的情况。
设备配置就是通过新建设备，设置设备基础信息，并与实时点指标进行关联，利用关联的实时点指标判断设备的运行状态，设置设备的运行状态用于辅机启停状态判断。
警告管理模块22，用于对实时测点、性能指标符合告警条件时进行信息提示，具体的，首先需进行告警模块进行配置，计算告警模块的指标区间，计算公式里可以由运算符、逻辑运行符、手动参数、实时测点、性能指标、函数(包括自定义的函数)组成。配置完成后即可实现告警功能，告警模块的可以对实时测点、性能指标符合告警条件时进行信息提示。并能对实时测点及性能指标告警的开始时间、结束时间、告警的次数等相关信息进行查询、统计。
机组热力试验配置模块27，用于根据试验内容的不同以及试验的侧重点差异对机组能耗试验模板进行配置。可以根据试验内容的不同以及试验的侧重点差异对机组能耗试验模板进行配置。配置内容包括试验模板名称、试验指标选择、试验报告格式定义；开始试验时就可以调用模板进行试验，试验项目运行完毕后，系统根据试验数据以及试验报告格式自动生产试验报告，能耗试验报告的结果可用于与实际试验结果数据以及机组能耗计算结果进行比对，检验机组能耗计算的准确性。
进一步的，获取的能耗与供热指标参数通过反向隔离网闸11将数据镜像到通讯服务器7，与通过正向隔离网闸6传输到通讯服务器7的生产数据，经调度数据网交换机12通过调度网非实时VPN将数据上传到电网公司煤耗及供热在线监测系统的调度主机28上。
用户管理平台4与应用服务器10连接，该实施例中，用户管理平台4包括：MIS防火墙29，MIS网络交换机30及管理终端31，管理终端31优选为平板电脑、计算机或移动智能手机，MIS网络交换机30与应用服务器10且两者间设有MIS防火墙29，防火墙起到保护煤耗及供热在线监控系统免受外来侵害。管理终端31与MIS网络交换机30连接。各级管理人员通过管理终端31及时查看发电机组能耗指标与供热参数，查询历史数据及浏览各类报表，及时指导发电机组保持经济运行；化验人员通过管理终端31将每天的燃煤煤质化验参数输入至系统，执行严格的审批流程，保证煤质参数准确无误；系统维护人员设置各级人员的权限使其具备对应的煤耗及供热在线系统使用功能。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种火电厂煤耗及供热在线监控系统，其特征在于，包括：
第一数据采集接口机，其与第一DCS通讯接口站连接以采集第一发电机组的第一生产数据；
第二数据采集接口机，其与第二DCS通讯接口站连接以采集第二发电机组的第二生产数据；
脱硫数据采集接口机，其与脱硫DCS通讯接口站连接以采集第一发电机组和第二电机组的脱硫系统的第三生产数据；
中心交换机，其分别与所述第一数据采集接口机、第二数据采集接口机及脱硫数据采集接口机连接；
通讯服务器，其与所述中心交换机连接，所述通讯服务器、调度数据网交换机、调度主机依次连接以将数据上传至主站数据中心；
实时数据服务器，其分别与所述第一数据采集接口机、第二数据采集接口机和脱硫数据采集接口机连接；
数据库，其与所述实时数据服务器连接；
应用服务器，其与所述实时数据服务器与通讯服务器连接，该应用服务器包括：
性能计算模块，用于利用所述第一生产数据、第二生产数据和第三生产数据对机组热耗、锅炉效率、厂用电率及供热量进行计算；
能耗指标监控模块，用于将实时测试的机组热耗、锅炉效率、厂用电率及供热量与极限值相对比以对指标进行监控；
曲线对比分析模块，用于将机组热耗、锅炉效率、厂用电率及供热量生成坐标曲线；及
统计查询管理模块，用于查询发电机组的实时测点、性能指标计算结果的相关信息并生成报表进行展示；以及
用户管理平台，其与所述应用服务器连接，用于输入各类参数及查询各种性能指标资料。
2.根据权利要求1所述的火电厂煤耗及供热在线监控系统，其特征在于，所述应用服务器还包括：
系统管理模块，用于对监控系统的功能进行配置，包括数据字典的管理、用户使用风格的配置和系统维护功能；
配置管理模块，用于配置发电机组、专业、实时测点及设备的参数；
警告管理模块，用于对实时测点、性能指标符合告警条件时进行信息提示；
机组热力试验配置模块，用于根据试验内容的不同以及试验的侧重点差异对机组能耗试验模板进行配置。
3.根据权利要求1所述的火电厂煤耗及供热在线监控系统，其特征在于，所述用户管理平台包括：MIS防火墙，MIS网络交换机及管理终端，所述MIS网络交换机与所述应用服务器且两者间设有所述MIS防火墙，所述管理终端与所述MIS网络交换机连接。
4.根据权利要求1所述的火电厂煤耗及供热在线监控系统，其特征在于，所述通讯服务器通过第一正向隔离网闸与所述中心交换机连接。
5.根据权利要求1所述的火电厂煤耗及供热在线监控系统，其特征在于，所述实时数据服务器通过第二正向隔离网闸与所述中心交换机连接。
6.根据权利要求1所述的火电厂煤耗及供热在线监控系统，其特征在于，所述应用服务器通过反向隔离网闸与所述通讯服务器连接。
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