CN112836935A - 一种适用于发电厂的智慧水务管理平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于发电厂的智慧水务管理平台，通过摸排全厂管网、流量表计以及在线水质检测仪表的位置，绘制全厂三维管网模型，建立全厂一级、二级、三级水平衡图模型，以实时监测全厂各处水量、水质情况；通过采集全厂各流量表计、在线水质检测仪表数据，建立大数据模型，形成全厂水量、水质波动预警模型；通过建立热力模型，对各用水设备所需用水量进行合理计算，防止水资源浪费。通过平台开发，可提高电厂水务管理水平，对全厂取、用水量，各设备的用水情况进行实时监测，以及运用平台的模型，指导运行，以达到节水节能的效果。
Description
技术领域
本发明涉及发电厂水务管理领域，尤其涉及一种适用于发电厂的智慧水务管理平台。
背景技术
目前，火力发电厂的水务管理比较粗糙，主要是通过人工统计，定期进行全厂水平衡试验实现，对全厂水务管理没有清晰认识，容易造成水质超标、水量超额等现象，给企业带来经济浪费，更严重者，可能造成环保安全事件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种适用于发电厂的智慧水务管理平台，实现对全厂水务的实时监测、实时管理、实时预测、实时优化，杜绝水量浪费，杜绝水质超标现场发生，同时减少人工投入，降低人力成本。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种适用于发电厂的智慧水务管理平台，其特征在于，通过摸排全厂管网、流量表计以及在线水质检测仪表的位置，绘制全厂三维管网模型，建立全厂一级、二级、三级水平衡图模型，以实时监测全厂各处水量、水质情况；通过采集全厂各流量表计、在线水质检测仪表数据，建立大数据模型，形成全厂水量、水质波动预警模型；通过建立热力模型，对各用水设备所需用水量进行合理计算，防止水资源浪费。
进一步的，适用于发电厂的智慧水务管理平台包括以下板块：首页、管网一张图、用水优化、动态水平衡图、废水管理、报表管理、报警管理。
所述首页，主要展示发电厂水务管理重要信息，包括：
一级动态水平衡图，实时观测全厂用水情况；
全厂进水流量，实时观测全厂总用水量；
全厂蒸发水量，实时观测全厂蒸发水量情况；
全厂排水水量，实时观测全厂排水情况；
全厂报警点，主要包含水平衡率不达标、水质超标、表计异常、水量波动大等情况。
所述管网一张图，主要展示全厂管网、流量表计、在线水质监测仪表情况。
所述用水优化，对全厂主要用水设备，如循环水泵、换热器等建立热力模型，根据不同时间的环境温度、介质温度以及机组负荷情况，计算合理的用水水量，根据流量表计及调节阀门进行相应的自动调节，以达到节约用水的目的；建立负荷、凝汽器真空度以及循环冷却水温度之间关系模型，利用循环水泵变频器，对循环水量实时调节，达到节水优化及节能目的。
所述动态水平衡图，主要包括全厂取排水系统、净水站(预处理系统)、锅炉补给水系统、热力系统、工业水系统、闭式水系统、脱硫用水系统、煤场及输煤用水系统、工业废水处理系统、含油废水处理系统、含煤废水处理系统、零排放处理系统等，主要展示全厂不平衡率、全厂取水量、单位发电取水量、装机取水量、循环水量、复用水量、总用水量等，以及各二级系统用水情况、系统不平衡率、系统新鲜取水量、系统串回用水量、系统排水量、系统消耗水量等情况，以实时评价全厂用水情况。
所述废水管理，主要展示废水处理设备运行情况、废水量、废水处理前后水质，以及根据设备的运行情况，预测处理后的废水水质，以达到防止废水处理不合格而发生的环保事件。
所述报表管理，将水务报表整理成档，供提取与导入导出。
所述报警管理，对全厂已发生的水务报警以及即将发生的水务报警进行警示，即将发生的水务报警，主要通过建立大数据模型实现。
进一步的，适用于发电厂的智慧水务管理平台的管理过程如下：
(1)摸清发电厂全厂用水管网、流量表计以及在线流量表计的位置，1：1建立模型。
(2)根据管网及系统摸排情况，绘制一级、二级、三级水平衡图，分析全厂用水情况。具体如下：全厂总取水量、总用水量、复用水量、循环水量、回用水量、消耗水量等，计算公式如下：
Qf＝Qxh+Qcy+Qhy
Qz＝Qq+Qf
式中：
Qf-复用水量，m3/h；
Qxh-循环水量，m3/h；
Qcy-串用水量，m3/h；
Qhy-回用水量，m3/h；
Qz-总用水量，m3/h；
Qq-取水量，m3/h.
全厂重复复用率、排放水率、废水回用率计算公式如下：
R＝Qf/(Qf+Qq)×100％
kp＝Qp/Qq×100％
kf＝Qfsh/Qfs×100％
式中：
R-重复复用率，％；
kp-排放水率，％；
Qp-总排放水量，m3/h；
kf-废水回用率，％；
Qfsh-全厂回收利用的废水总量，m3/h；
Qfs-生产过程中产生废水总量，m3/h。
全厂发电量W、发电取水量Qq、单位发电量取水量Vui及单位发电量耗水量Vuc计算公式如下：
Vui＝Qq/w
式中：
Vui-单位发电量取水量，m3/(MW·h)；
W-在一定计算时间内的全厂发电量，MW·h。
Vuc＝(Qq-Qzy)/w
式中：
Vuc-单位发电量耗水量，m3/(MW·h)；
Qzy-原水预处理系统和再生水深度处理系统的自用水量，m3/(MW·h)。
(3)本发明平台的用水优化板块，对发电厂主要用水设备进行了合理建模分析，实现不同时间、温度对用水流量的合理控制与调节，以达到节约用水的目的。具体如下：
(3.1)对循环水补水和排水电导实时监测，通过电导数据建模分析，调整排污水水量；
(3.2)通过废水处理设备运行状况以及废水来水质监测，建立大数据模型，对总排口水质进行超标预测，提前预判超标情况；
(3.3)建立循环水水质和加药量的模型，给出在不同水质条件下加药量的最优建议；
(3.4)建立负荷、凝汽器真空度以及循环冷却水温度之间关系模型，利用循环水泵变频器，对循环水量实时调节，达到节水优化及节能目的。
(4)对全厂各处仪表数据建设大数据模型，通过模型对超标水质、水量进行报警管理。
(5)增设单独服务器，与发电厂内网联通，实现远程监测。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
(1)本发明平台的管网一张图板块，开发了全厂三维管网模型，对全厂用水管网、流量表计以及在线水质监测表计进行了1：1模拟，实现了对管网、表计的实时管理，解决了目前火力发电厂许多网管特别是地下管网不清楚的问题。
(2)本发明平台的用水优化板块，对发电厂主要用水设备进行了合理建模分析，实现了不同时间、温度对用水流量的合理控制与调节，达到了节约用水的目的。
(3)本发明平台的动态水平衡图板块，对全厂一级、二级、三级用水系统水平衡图建模，对全厂不平衡率、全厂取水量、单位发电取水量、装机取水量、循环水量、复用水量、总用水量等，以及各二级系统用水情况、系统不平衡率、系统新鲜取水量、系统串回用水量、系统排水量、系统消耗水量等情况进行分析，以实现实时评价全厂用水情况。
(4)本发明平台的废水管理板块，展示废水处理设备运行情况、废水量、废水处理前后水质，以及根据设备的运行情况，预测处理后的废水水质，以达到防止废水处理不合格而发生的环保事件。
(5)本发明平台的报警管理板块，通过建立大数据模型，对全厂已发生的水务报警以及即将发生的水务报警进行警示。
(6)本发明与系统内网联网，可远程查看，即时反应。
(7)本发明系统简单，操作便捷，运行及维护成本低。
附图说明
图1是本发明平台的构成图。
图2是本发明平台的数据传输图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1。
参见图1至图2，本实施例中，一种适用于发电厂的智慧水务管理平台，通过摸排全厂管网、流量表计以及在线水质检测仪表的位置，绘制全厂三维管网模型，建立全厂一级、二级、三级水平衡图模型，以实时监测全厂各处水量、水质情况；通过采集全厂各流量表计、在线水质检测仪表数据，建立大数据模型，形成全厂水量、水质波动预警模型；通过建立热力模型，对各用水设备所需用水量进行合理计算，防止水资源浪费。
平台包括以下板块：首页、管网一张图、用水优化、动态水平衡图、废水管理、报表管理、报警管理。
首页，主要展示发电厂水务管理重要信息，包括：
一级动态水平衡图，实时观测全厂用水情况；
全厂进水流量，实时观测全厂总用水量；
全厂蒸发水量，实时观测全厂蒸发水量情况；
全厂排水水量，实时观测全厂排水情况；
全厂报警点，主要包含水平衡率不达标、水质超标、表计异常、水量波动大等情况。
管网一张图，主要展示全厂管网、流量表计、在线水质监测仪表情况。
用水优化，对全厂主要用水设备，如循环水泵、换热器等建立热力模型，根据不同时间的环境温度、介质温度以及机组负荷情况，计算合理的用水水量，根据流量表计及调节阀门进行相应的自动调节，以达到节约用水的目的；建立负荷、凝汽器真空度以及循环冷却水温度之间关系模型，利用循环水泵变频器，对循环水量实时调节，达到节水优化及节能目的。
动态水平衡图，主要包括全厂取排水系统、净水站(预处理系统)、锅炉补给水系统、热力系统、工业水系统、闭式水系统、脱硫用水系统、煤场及输煤用水系统、工业废水处理系统、含油废水处理系统、含煤废水处理系统、零排放处理系统等，主要展示全厂不平衡率、全厂取水量、单位发电取水量、装机取水量、循环水量、复用水量、总用水量等，以及各二级系统用水情况、系统不平衡率、系统新鲜取水量、系统串回用水量、系统排水量、系统消耗水量等情况，以实时评价全厂用水情况。
废水管理，主要展示废水处理设备运行情况、废水量、废水处理前后水质，以及根据设备的运行情况，预测处理后的废水水质，以达到防止废水处理不合格而发生的环保事件。
报表管理，将水务报表整理成档，供提取与导入导出。
报警管理，对全厂已发生的水务报警以及即将发生的水务报警进行警示，即将发生的水务报警，主要通过建立大数据模型实现。
平台管理过程如下：
(1)摸清发电厂全厂用水管网、流量表计以及在线流量表计的位置，1：1建立模型。
(2)根据管网及系统摸排情况，绘制一级、二级、三级水平衡图，分析全厂用水情况。具体如下：全厂总取水量、总用水量、复用水量、循环水量、回用水量、消耗水量等，计算公式如下：
Qf＝Qxh+Qcy+Qhy
Qz＝Qq+Qf
式中：
Qf-重用水量，m3/h；
Qxh-循环水量，m3/h；
Qcy-串用水量，m3/h；
Qhy-回用水量，m3/h；
Qz-总用水量，m3/h；
Qq-取水量，m3/h.
全厂重复复用率、排放水率、废水回用率计算公式如下：
R＝Qf/(Qf+Qq)×100％
kp＝Qp/Qq×100％
kf＝Qfsh/Qfs×100％
式中：
R-重复复用率，％；
kp-排放水率，％；
Qp-总排放水量，m3/h；
kf-废水回用率，％；
Qfsh-全厂回收利用的废水总量，m3/h；
Qfs-生产过程中产生废水总量，m3/h。
全厂发电量W、发电取水量Qq、单位发电量取水量Vui及单位发电量耗水量Vuc计算公式如下：
Vui＝Qq/w
式中：
Vui-单位发电量取水量，m3/(MW·h)；
W-在一定计算时间内的全厂发电量，MW·h。
Vuc＝(Qq-Qzy)/w
式中：
Vuc-单位发电量耗水量，m3/(MW·h)；
Qzy-原水预处理系统和再生水深度处理系统的自用水量，m3/(MW·h)。
(3)本发明平台的用水优化板块，对发电厂主要用水设备进行了合理建模分析，实现不同时间、温度对用水流量的合理控制与调节，以达到节约用水的目的。具体如下：
(3.1)对循环水补水和排水电导实时监测，通过电导数据建模分析，调整排污水水量；
(3.2)通过废水处理设备运行状况以及废水来水质监测，建立大数据模型，对总排口水质进行超标预测，提前预判超标情况；
(3.3)建立循环水水质和加药量的模型，给出在不同水质条件下加药量的最优建议；
(3.4)建立负荷、凝汽器真空度以及循环冷却水温度之间关系模型，利用循环水泵变频器，对循环水量实时调节，达到节水优化及节能目的。
(4)对全厂各处仪表数据建设大数据模型，通过模型对超标水质、水量进行报警管理。
(5)增设单独服务器，与发电厂内网联通，实现远程监测。
实施例2。
山东某火力发电厂，机组容量为2台145MW与2台330MW，为提高厂里水务管理效率，安装本发明平台，于2019年12月上线，上线至今，报警524次，每周形成一次水平衡报告，实时监测水质、水量波动情况，并针对相应情况对运行进行优化调整，实现零超标排放，同比每月减少用水量约1000m3。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种适用于发电厂的智慧水务管理平台，其特征在于，通过摸排全厂管网、流量表计以及在线水质检测仪表的位置，绘制全厂三维管网模型，建立全厂一级、二级、三级水平衡图模型，以实时监测全厂各处水量、水质情况；通过采集全厂各流量表计、在线水质检测仪表数据，建立大数据模型，形成全厂水量、水质波动预警模型；通过建立热力模型，对各用水设备所需用水量进行合理计算，防止水资源浪费；
平台包括以下板块：首页、管网一张图、用水优化、动态水平衡图、废水管理、报表管理、报警管理；
所述首页，主要展示发电厂水务管理重要信息，包括：
一级动态水平衡图，实时观测全厂用水情况；
全厂进水流量，实时观测全厂总用水量；
全厂蒸发水量，实时观测全厂蒸发水量情况；
全厂排水水量，实时观测全厂排水情况；
全厂报警点，主要包含水平衡率不达标、水质超标、表计异常、水量波动大的情况；
所述管网一张图，主要展示全厂管网、流量表计、在线水质监测仪表情况；
所述用水优化，对全厂主要用水设备建立热力模型，根据不同时间的环境温度、介质温度以及机组负荷情况，计算合理的用水水量，根据流量表计及调节阀门进行相应的自动调节，以达到节约用水的目的；建立负荷、凝汽器真空度以及循环冷却水温度之间关系模型，利用循环水泵变频器，对循环水量实时调节，达到节水优化及节能目的；
所述动态水平衡图，主要包括全厂取排水系统、净水站、锅炉补给水系统、热力系统、工业水系统、闭式水系统、脱硫用水系统、煤场及输煤用水系统、工业废水处理系统、含油废水处理系统、含煤废水处理系统、零排放处理系统，主要展示全厂不平衡率、全厂取水量、单位发电取水量、装机取水量、循环水量、复用水量、总用水量等，以及各二级系统用水情况、系统不平衡率、系统新鲜取水量、系统串回用水量、系统排水量、系统消耗水量情况，以实时评价全厂用水情况；
所述废水管理，主要展示废水处理设备运行情况、废水量、废水处理前后水质，以及根据设备的运行情况，预测处理后的废水水质，以达到防止废水处理不合格而发生的环保事件；
所述报表管理，将水务报表整理成档，供提取与导入导出；
所述报警管理，对全厂已发生的水务报警以及即将发生的水务报警进行警示，即将发生的水务报警，主要通过建立大数据模型实现。
2.根据权利要求1所述的适用于发电厂的智慧水务管理平台，其特征在于，平台管理过程如下：
(1)摸清发电厂全厂用水管网、流量表计以及在线流量表计的位置，1∶1建立模型；
(2)根据管网及系统摸排情况，绘制一级、二级、三级水平衡图，分析全厂用水情况；具体如下：全厂总取水量、总用水量、复用水量、循环水量、回用水量、消耗水量，计算公式如下：
Qf＝Qxh+Qcy+Qhy
Qz＝Qq+Qf
式中：
Qf-复用水量，m3/h；
Qxh-循环水量，m3/h；
Qcy-串用水量，m3/h；
Qhy-回用水量，m3/h；
Qz-总用水量，m3/h；
Qq-取水量，m3/h.
全厂重复复用率、排放水率、废水回用率计算公式如下：
R＝Qf/(Qf+Qq)×100％
kp＝Qp/Qq×100％
kf＝Qfsh/Qfs×100％
式中：
R-重复复用率，％；
kp-排放水率，％；
Qp-总排放水量，m3/h；
kf-废水回用率，％；
Qfsh-全厂回收利用的废水总量，m3/h；
Qfs-生产过程中产生废水总量，m3/h；
全厂发电量w、发电取水量Qq、单位发电量取水量Vui及单位发电量耗水量Vuc计算公式如下：
Vui＝Qq/w
式中：
Vui-单位发电量取水量，m3/(MW·h)；
W-在一定计算时间内的全厂发电量，MW·h.
Vuc＝(Qq-Qzy)/w
式中：
Vuc-单位发电量耗水量，m3/(MW·h)；
Qzy-原水预处理系统和再生水深度处理系统的自用水量，m3/(MW·h)；
(3)用水优化板块，对发电厂主要用水设备进行了合理建模分析，实现不同时间、温度对用水流量的合理控制与调节，以达到节约用水的目的。具体如下：
(3.1)对循环水补水和排水电导实时监测，通过电导数据建模分析，调整排污水水量；
(3.2)通过废水处理设备运行状况以及废水来水质监测，建立大数据模型，对总排口水质进行超标预测，提前预判超标情况；
(3.3)建立循环水水质和加药量的模型，给出在不同水质条件下加药量的最优建议；
(3.4)建立负荷、凝汽器真空度以及循环冷却水温度之间关系模型，利用循环水泵变频器，对循环水量实时调节，达到节水优化及节能目的；
(4)对全厂各处仪表数据建设大数据模型，通过模型对超标水质、水量进行报警管理；
(5)增设单独服务器，与发电厂内网联通，实现远程监测。
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