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摘要:随着我国电力工业的不断发展,社会电力需求的增加,对电厂提出的要求越来越高。文章通过介绍数字化电厂的含义,论述数字化技术是电厂信息化的基础,提出电厂数字化三大重要系统的设计方法,对数字化技术应用于电厂锅炉做出分析,从而为我国电厂应用数字化技术提供参考。
关键词:数字化;电厂;信息化;监控系统;设计;锅炉
中图分类号:TM621文献标识码:A文章编号:1006-8937(2010)12-0108-02
计算机技术、信息技术及网络技术的飞速发展,为电厂设计数字化提供了广阔的发展前景,无论是在结构上还是在功能上都有一个较大的舞台,为建设“高效率、环保型、数字化”的电厂打下了良好的基础。应用数字化技术,发挥集计算机、控制、通信、网络及电力电子为一体电厂数字化综合系统,实现对单个电厂以及对梯级流域、甚至跨流域的电厂群的经济运行和安全监控,全面打造数字化发电企业,以先进的管理理念,快捷的数字化管理流程,扁平化管理层次,提高企业运行效率,提升企业核心竞争力。
1数字化电厂的含义
数字化电厂是一个比较抽象的概念,目前最形象的解释是电子化和网络化等数据信息,结合仿真技术、多媒体技术,为人们提供更直观、形象和逼真的数据信息,使人们检索和查询所需要的数据信息的速度更加方便快捷。一般来说,电厂资源信息、生产过程控制信息、电厂设计信息是内部管理信息。一个完整的“数字化电厂”应当能够使发电厂真正可以做到管控一体化,包括电站仿真系统、厂级监控系统、管理信息系统、决策支持系统。设计数字化电厂时,必须有准确、可靠、全面的电厂设计信息系统作支持。
2数字化技术是电厂信息化的基础
随着火电厂信息化的发展,越来越离不开数字化、网络化,逐步形式以两者作为信息化的基础。数字化、网络化是一种计算机技术手段,数字化过程总是伴有信息化的内容,数字化的少、度和深度是火电厂的信息化水的重要体现。火电厂信息化随着火电厂控制和管理系统的侮一级仃一部分数字化的出现而开始,厂级、机组级、现场设备级全部实现数字化后,息化工作仍会不断丰富和发展。电厂释遍建立了厂级电站仿真系统和管理信息系统的网架,并配置了故障诊断、状态检修及性能优化等监控和管理软件。在三级数字化进程中,火电厂最基础的现场设备级的数字化进程缓慢,步履艰难,只能依靠开关量信号或者模拟量信一对一地进行传递,传统现场监控设备跟不小信息发展的需要,很难满足现代的监控要求,特别是对于成千台现场监控设备,在故障预测、诊断和状态检修及远程调校和维护是根本无法采集到系统。如果现在不抓现场设备级数字化,大力兴建传统的现场设备级系统,五年后,必定因迫于数字化要求而进行改造,浪费大量的人力物力。数字化技术是实现电厂信息化的基础,必须把数字化扩展到现场设备级,实现火电厂3级控制和管理系统全面数字化,即建设数字化电厂,才能满足当今现代电厂的需要。
3电厂数字化三大重要系统的设计
3.1计算机监控系统设计
监控系统实用性、先进性、可靠性以及灵活性等特点,是一个客户化程度很高的自动控制系统,能依照客户管理、设计开发等要求进行监控,主要分为电源,现地自动控制回路和装置的功能,励磁、保护、调速器系统接口,信号返回屏等四个部分。第一,电厂控制层应设有直流和交流控制电源,采用交直流双电源、互为备用、无扰切换的供电方式,电压选择应保证正常情况下交流供电、直流备用。不宜采用监控系统主站设备工作站、服务器和网络设备等,以减轻直流系统的负担。第二,现地自动控制回路和装置的功能与监控系统之间的联系,主要体现在协调机组或公共辅助设备。一般在冷却水系统、压油泵、深井泵、空压机等处设有现地自动控制装置,处理两者关系,应遵循现地自动化为主的原则,直流电源装置也应视为现地自动装置,监控系统则通过模拟量、开关量的采集,不参与控制,无需通信承担监视、后备控制的任务,无需建立网络或串行通信联系,只对直流系统和电源装置的工作状态进行监视即可。第三,励磁、保护、调速器系统接口采用开关量DIO接口和通信两种方式,便于调试和故障查处,有功和无功调节可以在LCU内编制复杂的PID调节程序,当遇到PID参数不当时,可以通过对无功电压闭环调节方法调节性能,避免出现超调或调节不到位或凋节时间延长等现象。各个自动化装置的内部详细状态和微机保护的事故追忆采样值数据包,监控系统与励磁、保护、调速器装置存在接口联系,并且在通信上设置“互检”和容错功能,以通过高可靠的渠道直接从设备上采集。第四,信号返回屏具有显示直观、清晰可靠,画面和各仪表、元件位置固定,是是电厂实现集中监视和控制的重要人机交流界面,受到运行值班人员的普遍欢迎。运行人员可以通过信号返回屏对全厂的事故状况一目了然,具有不可取代的作用。信号返回屏为反映系统的动态过程例如系统振荡,宜考虑采用一些指针仪表。
3.2分层监控系统设计
分层监控系统设计主要有四大系统,分别是基于对象技术的分布式监控系统、基于开放系统的分布式监控系统、以设备单元分布的星型分层监控系统、功能分布式的星型分层监控系统。基于对象技术的分布式监控系统遵循开放系统标准和遵循面向对象技术的标准,面向对象的复杂性和多样性,应用将水电厂运行设备如发电机组、主变、开关等,从系统设计编程语言选择到用户界面等一系列过程都依据面向对象的理念、原则和技术,力求给用户带来最大使用和维护的方便;基于开放系统的分布式监控系统具有通用性和可移植性,可以安装在任何具有开放系统特点的计算机上,内部详细状态和微机保护的事故追忆采样值数据包,开放系统为水电厂计算机监控系统的发展提供了强大的舞台;以设备单元分布的星型分层监控系统以发电机组为单元,把控制集成和数据采集放到一台微机中,直接接入以太网,构成了现地控制单,采用专门的计算机来完成;功能分布式的星型分层监控系统以单功能微机装置集成系统,根据每个微机装置都具有不同功能的特别,专门采集开关量、采集模拟量和进行控制操作,系统在分布的方式上进行些有益的尝试,实现微机装置特定的功能。
3.3电厂计算机监控系统设计
计算机监控系统具有采用电厂的机组、开关站、辅机、油水风系统、公用设备、主变、厂用电系统以及各种闸门等的开入量、压力、电气量、液位、温度量、流量等输入信号功能,实现“无人值班”或“少人值守”。通过系统可以完成开停机、分合开关等顺序控制的生产流程,还具有丰富的人机界面,以及其他设备的操作控制,防误操作的措施和一定的反事故处理能力。电厂通过设计电厂计算机监控系统,开发数字化系统,保证设备的安全稳定运行,提高设备的整体健康水平,加快电厂现代化进程。
4数字化技术应用于电厂锅炉
数字化技术应用于电厂锅炉,主要在数字化整合汽轮机技术、调整燃烧的最佳运行方式、应用数字循环流化床锅炉等三种方式。汽轮机作为发电厂运转设备的心脏,锅炉产生出来的蒸汽,要通过汽轮机的做功才能反映出来。汽轮机热经济性的好坏是电厂的效益的关键,因此,引进数字化技术,来研究其运行参数,提高机组的热效率是非常必要的。燃烧方式决定了它的用电方,负荷若不控制将造成上电网频率下降,若将负荷骤然控制下来,则锅炉压力迅速升高,造成排汽和安全阀动作,造成主变过负荷动作,以致电厂及负荷厂弧网运行,不论上网送电还是吸电,供电部门都会进行经济处罚,因此,需要调整燃烧的最佳运行方式,以达最低耗能,最高效益的结果,而数字化技术恰好能解决这方面的困扰。另外,循环流化床锅炉应用数字化技术,使主汽温度虽提到了额定范围内,降低锅炉的机械热损失大的影响,使飞灰物料完全燃尽便排出炉外,提高效率,实现电厂的良好经济效益。
参考文献:
[1] 章素华.构建中国数字化电厂的技术思考[J].华电技术,2008,(7).
关键词:数字化;电厂;信息化;监控系统;设计;锅炉
中图分类号:TM621文献标识码:A文章编号:1006-8937(2010)12-0108-02
计算机技术、信息技术及网络技术的飞速发展,为电厂设计数字化提供了广阔的发展前景,无论是在结构上还是在功能上都有一个较大的舞台,为建设“高效率、环保型、数字化”的电厂打下了良好的基础。应用数字化技术,发挥集计算机、控制、通信、网络及电力电子为一体电厂数字化综合系统,实现对单个电厂以及对梯级流域、甚至跨流域的电厂群的经济运行和安全监控,全面打造数字化发电企业,以先进的管理理念,快捷的数字化管理流程,扁平化管理层次,提高企业运行效率,提升企业核心竞争力。
1数字化电厂的含义
数字化电厂是一个比较抽象的概念,目前最形象的解释是电子化和网络化等数据信息,结合仿真技术、多媒体技术,为人们提供更直观、形象和逼真的数据信息,使人们检索和查询所需要的数据信息的速度更加方便快捷。一般来说,电厂资源信息、生产过程控制信息、电厂设计信息是内部管理信息。一个完整的“数字化电厂”应当能够使发电厂真正可以做到管控一体化,包括电站仿真系统、厂级监控系统、管理信息系统、决策支持系统。设计数字化电厂时,必须有准确、可靠、全面的电厂设计信息系统作支持。
2数字化技术是电厂信息化的基础
随着火电厂信息化的发展,越来越离不开数字化、网络化,逐步形式以两者作为信息化的基础。数字化、网络化是一种计算机技术手段,数字化过程总是伴有信息化的内容,数字化的少、度和深度是火电厂的信息化水的重要体现。火电厂信息化随着火电厂控制和管理系统的侮一级仃一部分数字化的出现而开始,厂级、机组级、现场设备级全部实现数字化后,息化工作仍会不断丰富和发展。电厂释遍建立了厂级电站仿真系统和管理信息系统的网架,并配置了故障诊断、状态检修及性能优化等监控和管理软件。在三级数字化进程中,火电厂最基础的现场设备级的数字化进程缓慢,步履艰难,只能依靠开关量信号或者模拟量信一对一地进行传递,传统现场监控设备跟不小信息发展的需要,很难满足现代的监控要求,特别是对于成千台现场监控设备,在故障预测、诊断和状态检修及远程调校和维护是根本无法采集到系统。如果现在不抓现场设备级数字化,大力兴建传统的现场设备级系统,五年后,必定因迫于数字化要求而进行改造,浪费大量的人力物力。数字化技术是实现电厂信息化的基础,必须把数字化扩展到现场设备级,实现火电厂3级控制和管理系统全面数字化,即建设数字化电厂,才能满足当今现代电厂的需要。
3电厂数字化三大重要系统的设计
3.1计算机监控系统设计
监控系统实用性、先进性、可靠性以及灵活性等特点,是一个客户化程度很高的自动控制系统,能依照客户管理、设计开发等要求进行监控,主要分为电源,现地自动控制回路和装置的功能,励磁、保护、调速器系统接口,信号返回屏等四个部分。第一,电厂控制层应设有直流和交流控制电源,采用交直流双电源、互为备用、无扰切换的供电方式,电压选择应保证正常情况下交流供电、直流备用。不宜采用监控系统主站设备工作站、服务器和网络设备等,以减轻直流系统的负担。第二,现地自动控制回路和装置的功能与监控系统之间的联系,主要体现在协调机组或公共辅助设备。一般在冷却水系统、压油泵、深井泵、空压机等处设有现地自动控制装置,处理两者关系,应遵循现地自动化为主的原则,直流电源装置也应视为现地自动装置,监控系统则通过模拟量、开关量的采集,不参与控制,无需通信承担监视、后备控制的任务,无需建立网络或串行通信联系,只对直流系统和电源装置的工作状态进行监视即可。第三,励磁、保护、调速器系统接口采用开关量DIO接口和通信两种方式,便于调试和故障查处,有功和无功调节可以在LCU内编制复杂的PID调节程序,当遇到PID参数不当时,可以通过对无功电压闭环调节方法调节性能,避免出现超调或调节不到位或凋节时间延长等现象。各个自动化装置的内部详细状态和微机保护的事故追忆采样值数据包,监控系统与励磁、保护、调速器装置存在接口联系,并且在通信上设置“互检”和容错功能,以通过高可靠的渠道直接从设备上采集。第四,信号返回屏具有显示直观、清晰可靠,画面和各仪表、元件位置固定,是是电厂实现集中监视和控制的重要人机交流界面,受到运行值班人员的普遍欢迎。运行人员可以通过信号返回屏对全厂的事故状况一目了然,具有不可取代的作用。信号返回屏为反映系统的动态过程例如系统振荡,宜考虑采用一些指针仪表。
3.2分层监控系统设计
分层监控系统设计主要有四大系统,分别是基于对象技术的分布式监控系统、基于开放系统的分布式监控系统、以设备单元分布的星型分层监控系统、功能分布式的星型分层监控系统。基于对象技术的分布式监控系统遵循开放系统标准和遵循面向对象技术的标准,面向对象的复杂性和多样性,应用将水电厂运行设备如发电机组、主变、开关等,从系统设计编程语言选择到用户界面等一系列过程都依据面向对象的理念、原则和技术,力求给用户带来最大使用和维护的方便;基于开放系统的分布式监控系统具有通用性和可移植性,可以安装在任何具有开放系统特点的计算机上,内部详细状态和微机保护的事故追忆采样值数据包,开放系统为水电厂计算机监控系统的发展提供了强大的舞台;以设备单元分布的星型分层监控系统以发电机组为单元,把控制集成和数据采集放到一台微机中,直接接入以太网,构成了现地控制单,采用专门的计算机来完成;功能分布式的星型分层监控系统以单功能微机装置集成系统,根据每个微机装置都具有不同功能的特别,专门采集开关量、采集模拟量和进行控制操作,系统在分布的方式上进行些有益的尝试,实现微机装置特定的功能。
3.3电厂计算机监控系统设计
计算机监控系统具有采用电厂的机组、开关站、辅机、油水风系统、公用设备、主变、厂用电系统以及各种闸门等的开入量、压力、电气量、液位、温度量、流量等输入信号功能,实现“无人值班”或“少人值守”。通过系统可以完成开停机、分合开关等顺序控制的生产流程,还具有丰富的人机界面,以及其他设备的操作控制,防误操作的措施和一定的反事故处理能力。电厂通过设计电厂计算机监控系统,开发数字化系统,保证设备的安全稳定运行,提高设备的整体健康水平,加快电厂现代化进程。
4数字化技术应用于电厂锅炉
数字化技术应用于电厂锅炉,主要在数字化整合汽轮机技术、调整燃烧的最佳运行方式、应用数字循环流化床锅炉等三种方式。汽轮机作为发电厂运转设备的心脏,锅炉产生出来的蒸汽,要通过汽轮机的做功才能反映出来。汽轮机热经济性的好坏是电厂的效益的关键,因此,引进数字化技术,来研究其运行参数,提高机组的热效率是非常必要的。燃烧方式决定了它的用电方,负荷若不控制将造成上电网频率下降,若将负荷骤然控制下来,则锅炉压力迅速升高,造成排汽和安全阀动作,造成主变过负荷动作,以致电厂及负荷厂弧网运行,不论上网送电还是吸电,供电部门都会进行经济处罚,因此,需要调整燃烧的最佳运行方式,以达最低耗能,最高效益的结果,而数字化技术恰好能解决这方面的困扰。另外,循环流化床锅炉应用数字化技术,使主汽温度虽提到了额定范围内,降低锅炉的机械热损失大的影响,使飞灰物料完全燃尽便排出炉外,提高效率,实现电厂的良好经济效益。
参考文献:
[1] 章素华.构建中国数字化电厂的技术思考[J].华电技术,2008,(7).