CN1581151A

CN1581151A - 一种火电厂管道热效率在线分析监测系统

Info

Publication number: CN1581151A
Application number: CNA2004100181427A
Authority: CN
Inventors: 石奇光; 徐非
Original assignee: Shanghai University of Electric Power
Current assignee: Shanghai University of Electric Power; Shanghai Electric Power University
Priority date: 2004-05-09
Filing date: 2004-05-09
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2024-05-09
Also published as: CN100363926C

Abstract

本发明属于热能工程中火力发电系统技术领域，本发明的特征是为火电厂设计一种管道热效率在线分析监测系统，该系统主要由数据采集系统、数据库服务器、模型运算服务器、输入输出设备组成，将发电厂管道热效率反平衡热效率计算式应用其中，可计算发电厂管道热效率及其管道系统热损失的分布、汽轮发电机组热损失，以及全厂热经济性和热效率、热耗率、汽耗率等技术经济指标，在信息屏和客户机上实时显示装置热流图，实时生成电厂运行分析的报表或特性曲线，并能超限报警，实现在线监测运行火力发电厂主管路系统的工作状态。

Description

一种火电厂管道热效率在线分析监测系统

技术领域

本发明属于热能工程中火力发电系统技术领域，它涉及一种大型火电厂管道热效率在线分析监测系统。

背景技术

目前我国火电机组平均供电煤耗率与国外先进水平相比仍有较大差距，约为60-70g标准煤/(kW·h)，故节能潜力巨大。以一座1200MW火电厂(2×600MW机组)为例，每天需要消耗近万吨原煤，按机组年平均运行时间约7000h计，若该厂供电标准煤耗率降低1g标准煤/(kW·h)，全年即可节约标准煤8400t，按同比价格计算，仅燃料费用一项，每年可节约400万元以上；同时还可以减少大量的有毒害作用的烟气(NO_x、SO_x)及粉尘的排放。

从节能的实践及理论发展来看，对火电厂总效率的在线监测和控制显得尤为重要。现有技术已有针对汽轮机和锅炉的监测系统，然而管道热效率在线监测系统尚属空白。如果有一种在线监测系统对管道热效率进行在线监测，将更为有效地提高火电厂总效率和热经济性，降低供电耗煤率。

发明内容

本发明的任务是：在线分析监测火电厂管道热效率及其管道系统热损失分布，实时简捷快速计算和显示机组运行的安全性和经济性。

本发明解决技术问题的技术方案如下：一种火电厂管道热效率在线分析监测系统，该系统由数据采集系统、数据库服务器、模型运算服务器、输入输出设备组成，将火电厂管道热效率反平衡计算式应用其中，可计算火电厂管道热效率及其管道系统热损失的分布、汽轮发电机组热损失；全厂热经济性和热效率、热耗率、汽耗率等技术经济指标，在信息屏和客户机上实时显示装置热流图，实时生成火电厂运行分析的报表或特性曲线，并能超限报警，实现在线监测运行火力发电厂主管路系统的工作状态。

火电厂运行总效率的计算式是：

η_cp＝η_bη_pη_e (1)

式中：

锅炉效率为：

η_{b} = \frac{Q_{b}}{Q_{cp}} - - - (2)

汽轮发电机组效率为：

η_{e} = \frac{W_{e}}{Q_{o}} - - - (3)

Q_b为锅炉热负荷；Q_o为汽轮发电机组热耗量；Q_cp为锅炉的热耗量；W_e为汽轮发电机组的发电量。

该系统中发电厂管道热效率反平衡计算式为：

η_{p} = (1 - \frac{Δ Q_{p}}{Q_{b}}) \times 100 % - - - (4)

ΔQ_p＝∑ΔQ_i (5)

式中，ΔQ_i的内容分别是：新蒸汽管道节流和散热损失、带热量的工质内外泄漏损失、冷热两段再热蒸汽管道节流和散热损失、给水管道节流和散热损失、辅助蒸汽系统热损失、锅炉连续排污系统热损失。

根据热力发电厂原理本系统相关的计算式是：

汽轮发电机组发电量 W_e＝3600P_e (6)

汽轮发电机组热耗率

q_{e} = \frac{3600}{η_{e}} - - - (7)

火电厂的标准煤耗率

b^{s} = \frac{123}{η_{cp}} - - - (8)

该系统中采用信息屏技术，可以24小时不间断实时显示装置热流图及有关热经济指标。

该系统中基于DCS系统，采用多线程处理，使用内存表，图形化表现，模块化集成的方式实现上述功能。

与现有技术相比本发明的优点是：采用本发明的系统分析监视所需的输入的信号均为可测参数，并且适用于各类常规火电厂，因此适用范围广。由于采用了火电厂管道热效率反平衡计算方法以及基于DCS系统进行数据采集，采用多线程处理，使用内存表，图形化表现，模块化集成方式进行运算，因此系统计算速度和准确度高。由于技术路线新颖，无需推算汽轮机排汽焓，无需进行回热系统的全部计算和测量循环水量，实现在线简捷快速地监测运行火力发电厂汽轮发电机组热损失，以及全厂热经济性和全厂热效率、热耗率、煤耗率、汽耗率等技术经济指标；同时，实时显示装置热流图；在线监测火电厂主管路系统的工作状态和超限报警；实时按需生成火电厂运行分析各种报表、图形和特性曲线等。

附图说明

图1为本发明硬件构成图；

图2为软件流程图；

图3为数据采集流程图；

图4为数据采集模块。

具体实施方式

本发明的一个最佳实施例，火电厂管道热效率在线分析监测系统，由硬件系统和软件系统组成。系统运行流程说明：

现场数据采集系统(DCS系统，采集有关汽水参数的物理参量)——>存入DCS数据库服务器或者专用的数据库服务器(原始数据存储数据库)——>由模型运算服务器通过ADO数据库引擎提取数据(输出有关数据)——>进行必要的转换及中间计算(进行可测参数与计算参数的转换，必要单位换算)——>获得模型需要的输入数据(计算参数的转换及其编序)——>代入模型进行计算分析(通过(1)～(8)式，计算管道热损失以及相关的热经济指标等)——>由信息屏和客户机输出相关结果。

硬件构成：

如图1、图2所示，DCS系统：采用浙江威盛自动化有限公司生产的FB-2000NSDCS系统。FB-2000NS DCS系统的通信网络结构从通信介质上可以分成三层通信网络结构。底层是现场控制站内部的I/O网络(I/O NET)，采用高速现场总线网，实现主控制器和各种I/O处理单元之间的信息交换。第二层为过程控制网采用高速的控制网(CNET)实现服务器、工程师站、系统操作站和现场控制站之间信息交换。最上层作为系统网络(SNET)，采用符合TCP/IP协议的工业以太网，连接各个控制站的服务器及企业内各类管理计算机，用于企业内的信息传送和管理，是实现工厂综合管理的的主要信息通道。

数据库服务器：运行在32位Windows2000网络平台上，可挂接局域网或广域网，存储DCS现场数据和历史纪录。其基本配置如下：

(1)CPU：P4 2.4G以上；(2)RAM：512MB以上；(3)硬盘：10GB以上；(4)CRT：XVGA 15”(分辨≥1024×768)以上；(5)光驱：4倍速以上；(6)软件：火电厂管道热效率在线分析监测系统计算软件；(7)操作系统：Windows2000；(8)网络：Ethernet网卡，MODEM等；(9)其它：鼠标、键盘等其它多媒体配件。

模型运算服务器：运行在32位Windows2000网络平台上，可挂接局域网或广域网，和数据库服务器、客户机连接，利用火电厂管道热效率在线分析监测系统计算模型进行运算。其基本配置如下：

(1)CPU：P4 2.4G*2以上；(2)RAM：512MB以上；(3)硬盘：10GB以上；(4)CRT：XVGA 15”(分辨≥1024×768)以上；(5)光驱：4倍速以上；(6)软件：火电厂管道热效率在线分析监测系统计算软件；(7)操作系统：Windows2000；(8)网络：Ethernet网卡，MODEM等；(9)其它：鼠标、键盘等其它多媒体配件。

客户机：运行在32位Windows2000网络平台上，可挂接局域网或广域网，和模型运算服务器、DCS数据库服务器连接，进行文字、数据、图形显示，得到效能评估；还能进行历史纪录查询、打印等功能。其基本配置如下：

(1)CPU：P4 2.4G以上；(2)RAM：512MB以上；(3)硬盘：10GB以上；(4)CRT：XVGA 19”(分辨≥1024×768)以上；(5)光驱：4倍速以上；(6)软件：火电厂管道热效率在线分析监测系统计算软件；(7)操作系统：Windows2000；(8)网络：Ethernet网卡，MODEM等；(9)其它：鼠标、键盘等其它多媒体配件。

软件构成：

数据采集及转换模块(在线或者离线)+数据处理模块(模型处理)+输出及存储模块(得到效能评估)。

数据采集模块分为在线方式或者离线方式。在线方式直接从DCS系统数据库中获取测点数据，进行必要的校验，转换及中间计算得到参数提供给数据处理模块；离线方式提供数据输入接口，用户可以直接输入测点数据，进行必要的校验，转换及中间计算得到参数提供给数据处理模块。

数据处理模块利用得到的参数，根据火电厂管道热效率在线分析监测系统计算模型，进行计算分析。

输出及存储模块采用文字、图形及数字的方式显示，并将必要的结果存储，以供历史分析，打印。

运行环境为Windows32，采用delphi进行开发。数据采集及转换模块(在线或离线)+数据处理模块(模型处理)+输出及存储模块(得到效能评估)。

Claims

1.一种火电厂管道热效率在线分析监测系统，其特征在于，该系统由数据采集系统、数据库服务器、模型运算服务器、输入输出设备组成，将发电厂管道热效率反平衡计算式应用其中，可计算发电厂管道热效率及其管道系统热损失的分布、汽轮发电机组热损失、全厂热经济性和热效率、热耗率、汽耗率等技术经济指标，在信息屏和客户机上实时显示装置热流图，实时生成电厂运行分析的报表或特性曲线，并能超限报警，实现在线监测运行火力发电厂主管路系统的工作状态。

2.如权力要求1所述的一种火电厂管道热效率在线分析监测系统，其所应用的火电厂管道热效率反平衡计算式为：

η_{p} = (1 - \frac{Δ Q_{p}}{Q_{b}}) \times 100 %;

Δ Q_{p} = ΣΔ Q_{i} .

式中，η_p为火电厂管道热效率；ΔQ_p为管道系统热损失，其中ΔQ_i的内容分别是：新蒸汽管道节流和散热损失、带热量的工质内外泄漏损失、冷热两段再热蒸汽管道节流和散热损失、给水管道节流和散热损失、辅助蒸汽系统热损失、锅炉连续排污系统热损失；Q_b为锅炉热负荷。

3.如权利要求1所述的火电厂管道热效率在线分析监测系统，其特征在于：显示装置采用信息屏技术，可以24小时不间断实时显示装置热流图及有关热经济指标，在客户机上实时显示装置热流图，实时生成电厂运行分析的报表或特性曲线，并能超限报警，实现在线监测运行火力发电厂主管路系统的工作状态。