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摘要:本文首先介绍了建设数字化电厂的概念,阐述了数字化电厂的功能组成及建设中应着重解决的几个问题,分析了数字化电厂带给我们的价值效益,最后,表明建设的数字化电厂要与公司的实际情况相适应。
关键词:数字化电厂;DCS;FCS;SIS;MIS。
中图分类号:TM62文献标识码: A
1 引言
“数字神华”是神华集团提出建设目标,要求借助信息化和自动化等技术手段,加快数字电厂建设,提升电厂运营管理水平。为此,国神集团也提出了建设数字化电站示范性项目的计划,并努力付诸实施。数字化电厂是一个动态发展的概念,目前没有形成统一的体系,其实现过程仍处于研究和摸索阶段,国神集团拟通过先进的信息技术,打造现代化的示范电站,争取电厂区域成本最低,增强电厂自身的竞争力。
2 数字化电厂概述
建设数字化电厂的目的是使发电企业效益最大化,它通过一系列先进的技术,融入现代化的管理思想,致力于解决发电厂管理粗放,水平低下,能耗指数高,污染排放严重,辅助系统运行不稳定,设备故障率高,运行人员多的现象,最终实现现代化的运行和管理,从而达到可靠、安全、环保、高效、经济运行的目标。
2.1 数字化电厂的功能结构
数字化电厂宜构架一个统一的信息交换平台,所有系统设备编码采用统一编码体系。数字化电厂的建设目标是建立完整的信息化处理系统,该系统在下面三个方面具有数据的完整性、一致性、可交换性、可互访性:
(1)在横向上建立“炉机电辅仿”的全厂全数字一体化控制系统;
(2)在纵向上建立分散控制系统(DCS)、实时监控信息系统(SIS)、管理信息系统(MIS)的管控一体化模式;
(3)在时间上建立发电厂的规划、设计、制造、基建、运行、报废等全寿命周期的物理三维信息系统。
通过数字化电厂的建设,希望能够达到提高生产效率、减少能源损耗、优化人力资源配置、降低维修费用、增强安全性和可靠性等目的。
一般意义上的数字化电厂功能结构图如下:
在这个功能结构图中,应着重解决的几个问题:
第一:在横向上建立“炉机电辅仿”的全厂全数字一体化控制系统。在该系统中,可以针对不同特点的系统,采用不同的控制器和控制策略,形成一系列的控制器、控制软件和在线优化仿真功能,但是必须采用统一的I/O设备、统一的通信协议、统一的人机交互界面,这样才能保证系统间的无缝连接、保证统一的运行和统一的维护。
第二:在纵向上建立分散控制系统(DCS)、实时监控信息系统(SIS)、管理信息系统(MIS)的管控一体化模式。DCS与SIS的数据库一体化。取消DCS与SIS之间的连接接口,一方面简化系统设备和连接,另一方面促使SIS的优化计算等功能能够直接应用于DCS,此外还可以节约投资。
第三:建立可视化的三维设备信息系统。建立适合于发电厂的、有效的三位设备数据库,并在此基础上建立三维设备管理信息系统。同时还要解决该数据库与生产过程数据库、MIS中的物资、检修等数据库的融合问题,建立各数据库数据之间的链接,达到从任何一个数据点出发可以到达其它任何有关数据位置的情况。
第四:建立设备层的数字化。控制系统及控制设备的数字化是数字化电厂的基础,而现场总线控制系统(FCS)为此提供了良好的条件。传统分散控制系统(DCS)与现场总线控制系统(FCS)各有优劣:DCS采用的是模拟量、开关量、数字信号混合系统信号制,而且是单向的,不具有将设备信息上传至控制器的功能。但DCS在火电厂的广泛应用已经超过了20年,我们积累了丰富的经验。而现场总线系统(FCS)是全数字、双向通讯现场总线信号制,很好的解决了的现场智能设备与控制系统的连接问题,能大量现场级设备数字化状态信号传输至数字化控制系统。但现场总线的安全性易受网段总线通讯负荷率及干扰的影响。国内除个别电厂全部使用现场总线技术外,大部分仍然是采用传统DCS控制系统或者是传统DCS与现场总线FCS相结合的方式。一般出于安全性考虑,在炉膛安全监控系统(FSSS)、汽机数字电液控制系统(DEH)、汽机本体紧急跳闸系统(ETS)等机组保护控制系统中都采用基于常规I/O方式接入DCS控制系统。现场总线设备在安装、调试、运行维护过程中,都对相应人员都提出了更高的要求,各类人员在上岗前必须进行现场总线专业的技术培训并考试合格后,才允许上岗。
第五:数字化电厂的效益问题。建设真正意义上的数字化电厂一般大概需要投资2000---6000万,我们是企业,关心的是这能给公司创造多大的效益,但以往许多一般意义上的数字化电厂没有发挥出数字化真正的功能,影响了建设数字化电厂的积极性。我们应该充分发挥数字化电厂的优势,充分利用先进的自动化技术和信息技术,在设计阶段优化设计,建设期减少投资和缩短工期,运营阶段减员增效,减少检修维护费用,增强设备的可靠性,提高管理工作效率和辅助科学决策方面发挥应有的作用。
2.2 数字化电厂的价值效益
第一:數字化电厂的时间价值。按照普华永道国际咨询有限公司的一份调查报告表明:工厂运行费用的70%与工厂生命期的信息管理有关,其中80%为技术性的,60%的时间用于查询信息,20%至30%的时间浪费在过时信息上。而数字化电厂完全弥补了信息查询时间长这个缺点,依靠统一的信息平台,实现可靠而准确的数字化信息交换、跨平台的资源实时共享,必然为信息的查询与交换节省大量的时间。
第二: 优化人力资源配置,减少检修维护费用
人力成本费用是公司费用的重要组成部分,建设数字化电厂可以大幅减少人力成本费用。数字化全寿命周期管理技术,采用“炉机电辅仿”的全厂全数字一体化控制系统,可以大幅度减少辅助车间的运行人员。而智能数字化设备的使用,可以自动完成电厂设备的智能监控、预警和自诊断功能,进一步减少了维护运行人员。
第三:优化管理流程,提高管理能力
通过集成化的管理应用,改进业务流程,减少时间成本,提供管理效率。融入了先进管理思想、方法的管理系统能够提高管理人员的管理能力和水平,从而提高管理的质量。同时,通过对企业物流、资金流、信息流的一体化管理,可以降低库存,提高资金利用率和控制经营风险;控制产品生产成本,缩短产品生产周期;提高产品质量和合格率;减少坏帐、呆帐金额等。系统可以提供丰富的管理信息,用好这些信息可在企业管理和决策过程中发挥作用,动态监控管理绩效变化,即时反馈和纠正管理中存在的问题,有利于企业及时发现问题,及时控制经营风险。
3 结论
数字化电厂的发展方向是信息化、数字化、智能化。到目前为止没有统一的模式,仍然处于研究摸索阶段。减员增效,管理提升是我们的建设数字化电厂目的。我们应该围绕这个目的,融入先进的管理思想,结合电厂的实际情况,针对性的开发数字化电厂的功能,让数字化电厂为我们切实带来方便与效益。建设数字化电厂是一个不断完善的过程,需要集团公司的政策及技术支持,需要各个单位,各级部门的配合。每个员工都应摆脱传统的粗放管理模式,接受新的管理思想、管理方法和手段。配合相应的考核配套政策,建设适应公司的数字化电厂。
关键词:数字化电厂;DCS;FCS;SIS;MIS。
中图分类号:TM62文献标识码: A
1 引言
“数字神华”是神华集团提出建设目标,要求借助信息化和自动化等技术手段,加快数字电厂建设,提升电厂运营管理水平。为此,国神集团也提出了建设数字化电站示范性项目的计划,并努力付诸实施。数字化电厂是一个动态发展的概念,目前没有形成统一的体系,其实现过程仍处于研究和摸索阶段,国神集团拟通过先进的信息技术,打造现代化的示范电站,争取电厂区域成本最低,增强电厂自身的竞争力。
2 数字化电厂概述
建设数字化电厂的目的是使发电企业效益最大化,它通过一系列先进的技术,融入现代化的管理思想,致力于解决发电厂管理粗放,水平低下,能耗指数高,污染排放严重,辅助系统运行不稳定,设备故障率高,运行人员多的现象,最终实现现代化的运行和管理,从而达到可靠、安全、环保、高效、经济运行的目标。
2.1 数字化电厂的功能结构
数字化电厂宜构架一个统一的信息交换平台,所有系统设备编码采用统一编码体系。数字化电厂的建设目标是建立完整的信息化处理系统,该系统在下面三个方面具有数据的完整性、一致性、可交换性、可互访性:
(1)在横向上建立“炉机电辅仿”的全厂全数字一体化控制系统;
(2)在纵向上建立分散控制系统(DCS)、实时监控信息系统(SIS)、管理信息系统(MIS)的管控一体化模式;
(3)在时间上建立发电厂的规划、设计、制造、基建、运行、报废等全寿命周期的物理三维信息系统。
通过数字化电厂的建设,希望能够达到提高生产效率、减少能源损耗、优化人力资源配置、降低维修费用、增强安全性和可靠性等目的。
一般意义上的数字化电厂功能结构图如下:
在这个功能结构图中,应着重解决的几个问题:
第一:在横向上建立“炉机电辅仿”的全厂全数字一体化控制系统。在该系统中,可以针对不同特点的系统,采用不同的控制器和控制策略,形成一系列的控制器、控制软件和在线优化仿真功能,但是必须采用统一的I/O设备、统一的通信协议、统一的人机交互界面,这样才能保证系统间的无缝连接、保证统一的运行和统一的维护。
第二:在纵向上建立分散控制系统(DCS)、实时监控信息系统(SIS)、管理信息系统(MIS)的管控一体化模式。DCS与SIS的数据库一体化。取消DCS与SIS之间的连接接口,一方面简化系统设备和连接,另一方面促使SIS的优化计算等功能能够直接应用于DCS,此外还可以节约投资。
第三:建立可视化的三维设备信息系统。建立适合于发电厂的、有效的三位设备数据库,并在此基础上建立三维设备管理信息系统。同时还要解决该数据库与生产过程数据库、MIS中的物资、检修等数据库的融合问题,建立各数据库数据之间的链接,达到从任何一个数据点出发可以到达其它任何有关数据位置的情况。
第四:建立设备层的数字化。控制系统及控制设备的数字化是数字化电厂的基础,而现场总线控制系统(FCS)为此提供了良好的条件。传统分散控制系统(DCS)与现场总线控制系统(FCS)各有优劣:DCS采用的是模拟量、开关量、数字信号混合系统信号制,而且是单向的,不具有将设备信息上传至控制器的功能。但DCS在火电厂的广泛应用已经超过了20年,我们积累了丰富的经验。而现场总线系统(FCS)是全数字、双向通讯现场总线信号制,很好的解决了的现场智能设备与控制系统的连接问题,能大量现场级设备数字化状态信号传输至数字化控制系统。但现场总线的安全性易受网段总线通讯负荷率及干扰的影响。国内除个别电厂全部使用现场总线技术外,大部分仍然是采用传统DCS控制系统或者是传统DCS与现场总线FCS相结合的方式。一般出于安全性考虑,在炉膛安全监控系统(FSSS)、汽机数字电液控制系统(DEH)、汽机本体紧急跳闸系统(ETS)等机组保护控制系统中都采用基于常规I/O方式接入DCS控制系统。现场总线设备在安装、调试、运行维护过程中,都对相应人员都提出了更高的要求,各类人员在上岗前必须进行现场总线专业的技术培训并考试合格后,才允许上岗。
第五:数字化电厂的效益问题。建设真正意义上的数字化电厂一般大概需要投资2000---6000万,我们是企业,关心的是这能给公司创造多大的效益,但以往许多一般意义上的数字化电厂没有发挥出数字化真正的功能,影响了建设数字化电厂的积极性。我们应该充分发挥数字化电厂的优势,充分利用先进的自动化技术和信息技术,在设计阶段优化设计,建设期减少投资和缩短工期,运营阶段减员增效,减少检修维护费用,增强设备的可靠性,提高管理工作效率和辅助科学决策方面发挥应有的作用。
2.2 数字化电厂的价值效益
第一:數字化电厂的时间价值。按照普华永道国际咨询有限公司的一份调查报告表明:工厂运行费用的70%与工厂生命期的信息管理有关,其中80%为技术性的,60%的时间用于查询信息,20%至30%的时间浪费在过时信息上。而数字化电厂完全弥补了信息查询时间长这个缺点,依靠统一的信息平台,实现可靠而准确的数字化信息交换、跨平台的资源实时共享,必然为信息的查询与交换节省大量的时间。
第二: 优化人力资源配置,减少检修维护费用
人力成本费用是公司费用的重要组成部分,建设数字化电厂可以大幅减少人力成本费用。数字化全寿命周期管理技术,采用“炉机电辅仿”的全厂全数字一体化控制系统,可以大幅度减少辅助车间的运行人员。而智能数字化设备的使用,可以自动完成电厂设备的智能监控、预警和自诊断功能,进一步减少了维护运行人员。
第三:优化管理流程,提高管理能力
通过集成化的管理应用,改进业务流程,减少时间成本,提供管理效率。融入了先进管理思想、方法的管理系统能够提高管理人员的管理能力和水平,从而提高管理的质量。同时,通过对企业物流、资金流、信息流的一体化管理,可以降低库存,提高资金利用率和控制经营风险;控制产品生产成本,缩短产品生产周期;提高产品质量和合格率;减少坏帐、呆帐金额等。系统可以提供丰富的管理信息,用好这些信息可在企业管理和决策过程中发挥作用,动态监控管理绩效变化,即时反馈和纠正管理中存在的问题,有利于企业及时发现问题,及时控制经营风险。
3 结论
数字化电厂的发展方向是信息化、数字化、智能化。到目前为止没有统一的模式,仍然处于研究摸索阶段。减员增效,管理提升是我们的建设数字化电厂目的。我们应该围绕这个目的,融入先进的管理思想,结合电厂的实际情况,针对性的开发数字化电厂的功能,让数字化电厂为我们切实带来方便与效益。建设数字化电厂是一个不断完善的过程,需要集团公司的政策及技术支持,需要各个单位,各级部门的配合。每个员工都应摆脱传统的粗放管理模式,接受新的管理思想、管理方法和手段。配合相应的考核配套政策,建设适应公司的数字化电厂。