电厂化学技术监督信息化研究

陈 垒 周庆捷 黄圣祥

(华北电力大学环境科学与工程学院1，河北 保定 071003;北京中恒博瑞数字电力科技有限公司2，北京 100086)

0 引言

化学技术监督是火电厂安全生产的重要保证之一，与其他专业技术监督一起为火电厂的安全经济运行保驾护航。化学技术监督工作遵照“安全第一、预防为主”的方针，根据国家、行业以及网省公司制订的各种规程、规范、导则、准则和条例管理办法等，对各项指标进行分析监督，及时发现问题，以保证机组安全、可靠运行，在保证电厂高效、安全运行中发挥着重要的作用［1］。

近年来，随着电厂体制改革的不断深化，对化学监督指标的控制越来越严格，化学技术监督管理工作需要采用新技术加以实现。同时，随着工业信息化的发展，火电厂必将随着不可抗拒的潮流加速进入信息网络时代［2］。而我国的电厂化学技术监督信息化水平比较落后，自动化水平低，无法满足现代化管理的需要。电厂化学监督的信息化可以实现计算机管理，在规范、快速、准确、操作简单等方面具有极大优越性，因此，对电厂化学技术监督信息化的研究有着重要的意义。

1 国内外研究现状

随着计算机和网络技术的发展，国内外一些企业和研究院开始对电厂化学技术监督的信息化进行研究，并取得了一定的研究成果。王冰等人研究和设计了基于ASP技术的电厂化学水汽监督软件［3］。该软件在实用性方面完全达到火电厂化学专业的要求，彻底取代了原有的手工报表;在技术水平上实现了局域网内的IE浏览方式和报表结构的开放式设计，使该软件具有一定的先进性和实用性。杨春燕将计算机管理模式应用到化学监督方面［4］，开发出了以计算机管理为主、人工监督为辅的化学监督模式，还有对火电厂化学水处理分散控制系统的应用研究，可以实现原水预处理系统的自动加药控制，补给水和凝结水精处理系统运行以及再生过程中的流量自动控制，使电厂自动化水平大幅度提高［5］。

国外的化学技术监督信息化水平较高，研究成果主要有采用计算机技术对水汽品质实现自动监控的水汽品质自动监控系统和在化学监督系统中智能化的应用［6－7］。当前，国内大部分电厂与国内外先进电厂的差距不是信息的获取，而是对信息的管理。因此，我国应该加快信息化建设的步伐，缩小与国外先进电厂的差距［8］。

2 研究内容

电厂化学技术监督信息化的研究内容主要包括监督标准、监督数据、专业业务、监督管理和应用评价五个方面。电厂化学监督系统结构图如图1所示。

图1 电厂化学监督系统结构图Fig.1 Structure of the chemical supervision system of power plant

本文从这五个方面着手进行化学技术监督信息化系统的研究，并在统一的信息平台上实现无缝集成。

①电厂化学监督标准的制定

标准化是信息化的前提，在信息化的过程中，只有制定出正确的标准化，信息化的道路才会更加通畅和顺利。在信息化过程中，首先要制定电厂化学监督的水汽标准、绝缘介质标准、油务标准、燃料标准和化学监督管理标准。

②化学监督数据管理的信息化

电厂化学监督数据管理的信息化，就是让化学监督人员在管理信息系统中对各种数据进行分析处理，更有效地进行化学监督工作。化学监督过程中积累的大量数据可以形成即时和历史数据库，化学监督人员通过对数据的横向和纵向对比，分析和评估每台设备的运行状况和健康状况，及时发现问题、消除隐患，保证机组更加安全稳定地运行。

③化学监督专业业务管理的信息化

化学监督专业的信息化以化学监督在电厂中的具体工作为切入点。化学监督具体工作包括原水预处理系统、补给水处理系统、凝结水处理系统、炉内加药系统、制氢系统、制氯系统、在线化学仪表监测和设备管理等方面。化学监督专业业务信息化要首先制定各个系统的运行监督标准，实际运行中在不同系统的运行标准框架下制定作业指导书、作业卡等来进行化学监督工作。设备管理的信息化是对设备的购买、运行、维护和更换等建立统一的标准，对设备的这些数据进行统计整理。化学监督人员通过对这些数据的调用，实现对设备的运行和维护状况的合理判断。

④化学监督工作管理的信息化

化学监督管理工作包括化学监督规章制度、化学监督有关图表、化学监督人员配置与管理、化学监督指标、季度年度工作计划与总结、各种报告和报表的管理以及化学监督网。电厂化学监督管理的信息化就是要将计算机管理技术应用到化学监督日常工作中，通过引进企业标准化管理理论，对化学监督管理工作进行标准化处理，并归纳和指导化学监督管理工作，从而实现化学监督的工作计划、实施过程和监督报告等工作过程的信息化，提高化学监督管理工作的信息化水平［9］。化学监督管理要建立化学监督网，通过化学监督网可以及时向网内及有关部门提供系统的和专题性的化学监督情况报导，征求有关部门的反馈信息，互通情报，充分发挥总工程师领导下的化学监督网的作用。

⑤化学监督信息化系统的应用和评价

化学监督信息化系统应用于电厂，对其在电厂中的实际应用情况进行监测、监督和评价。通过记录应用化学监督信息化系统后电厂化学监督工作的具体情况，与之前化学监督的工作记录进行对比，对化学监督信息化系统的功能和应用情况作出相关评价。

3 系统组成

电厂化学监督系统主要包括分散控制系统(distributed control system，DCS)、监控信息系统(supervisory information system，SIS)和管理信息系统(management information system，MIS)三大系统。这三大系统在化学监督标准的框架下，各自独立运行于支撑自身的网络系统，并通过公用的统一数据平台实现三个系统的无缝集成，从而达到监督数据的共享。

3.1 分散控制系统

分散控制系统(DCS)以微型计算机为基础，融合了计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示技术，实现了集中管理和分散控制。在化学监督工作中，根据电厂化学的工艺特性，将控制系统分成若干独立子系统，分别对原水预处理系统、补给水处理系统、凝结水处理系统、炉内加药系统、制氢系统、制氯系统等进行控制。运行人员通过DCS实现设备控制。DCS强调的是运行的准确性，以稳定性和安全性为首要目标［10］。

3.2 监控信息系统

现代大型火力发电厂各工艺系统的控制已普遍采用分散控制系统(DCS)和PLC程控系统，大大提高了机组的自动化水平，但存在各控制系统之间相互独立、信息不能共享的问题。监控信息系统(SIS)是集过程实时监测、优化控制和生产过程管理为一体的电厂管理信息系统。它是建立在DCS网络和MIS网络之间的一个高速、高可靠性、超大容量的全厂生产过程实时/历史信息网络系统［11］。

监控信息系统从机组分散控制系统和PLC程控系统获取即时信息和历史数据，为化学监督管理人员的决策提供支持。化学监督中的监控信息系统要能实现主机和主要辅机的故障诊断，可提供基于数据系统的故障诊断功能，通过诊断软件，能够实时分析出主机和辅机设备的故障原因、故障点，并提供排除故障的处理办法，同时，还要能实现化学系统的运行优化控制。

运行优化系统的设计是一种符合管控一体化思想的前沿设计方法。这种方法不但可以充分利用监控信息系统完备的全厂实时数据库，使自身的控制信息在全厂范围内实现共享，更重要的是能把运行优化控制从回路级、机组级扩大到厂级，从而给电厂带来更高的经济效益，提高电厂的运行管理水平。监控信息系统还包括设备寿命计算和分析系统。设备寿命计算和分析系统可根据工艺系统和设备本体热工测量参数的变化，自动地对恶劣环境工况下工作的重要部件和设备的寿命进行计算、分析和预测，也可定期或按用户要求的周期自动对过程的历史数据进行评估［12］。

监控信息系统为化学监督提供实时数据库和历史数据库，为化学监督人员及时做出决策提供支持，保证电厂化学监督工作运行质量。

3.3 管理信息系统

管理信息系统是一个由人、计算机及其他外围设备等组成的能进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统。电厂管理信息系统的目标是“充分利用电厂的生产和经营的数据，合理规划生产管理流程，实现计算机辅助管理和辅助决策，为电厂的经营目标服务”。化学监督管理信息系统建设了一个计算机网络系统，形成了一个安全可靠、数字化的传输网络，以实现信息资源共享和对化学监督日常运行工作和数据进行综合加工处理。在发电厂的日常生产中，各生产部门、管理部门之间和部门内部都要进行大量的信息交流，管理信息系统应能提高信息交流效率，进而提高电厂各个部门的工作效率。

管理信息系统采用多层体系架构，主要分为数据层、服务层、应用层和展现层。系统功能架构如图2所示。

图2 系统功能框架Fig.2 Functional framework of the system

数据层存储化学监督标准数据和运行数据。服务层提供管理信息系统中各种服务，如工作流、报表、虚拟文件、消息和基础业务等服务。应用层、展现层提供应用程序界面的展现，基本以B/S(Browser/Service)方式展现。这两层展现了标准管理界面、流程处理界面、报表管理界面和分析查询界面等。业务人员在这两层上开展工作。权限管理提供人员管理和系统使用授权管理。

4 系统架构

电厂化学监督信息系统以设备信息为基础、以规范标准为准则、以流程平台为依托、以专业化处理为手段，建立数据统一、响应及时、信息流畅、处理闭环的管理信息系统。其中信息化的设备是化学系统运行的基础，化学监督工作各项业务在业务流转平台进行流转，通过对各类专项工作的具体解决方案进行加工形成系统所需要的信息数据，而各类规范和标准则是对化学监督工作的规范和整理。

整个化学技术监督管理应用从主体上划分为三部分:一体化的信息平台、基础应用部分和高级应用部分。一体化的信息平台承载各种服务和应用，为各个系统的运行提供统一平台，实现各个系统在同一平台上的运行，方便对各个系统的管理和维护;基础应用部分主要是对标准、设备、计划和文档资料等方面的管理;高级应用部分主要是在一体化的信息平台和基础应用的基础上实现，主要包括对日常工作的管理分析和辅助决策等。

5 先进性分析

电厂化学监督信息化系统的建设，首先要建立统一的化学监督标准，在化学监督标准的框架下，通过对化学监督数据管理的信息化、化学监督专业业务的信息化和化学监督管理工作三方面实现化学监督的信息化。同时，在电厂化学监督管理工作的模块中引入企业标准化管理理论，通过将其他学科的理论知识应用于化学监督工作中，更好地为化学监督工作服务。

电厂化学监督的信息化的研究不仅局限于化学监督，其信息化的成果也可以和电厂其他监督相结合，将电厂化学监督纳入整个电厂监督系统中，提高其监督水平，更好地为电厂生产服务。

6 结束语

化学监督是电厂工业技术监督工作重要内容之一，是保证设备长期稳定运行和保持热力设备健康水平的重要环节，也是火电厂安全经济生产的重要保证，因此必须时刻做好化学监督工作。电厂化学监督信息化系统的应用可以为化学监督管理建立统一的标准和规范，建立技术监督指标，完善监督管理工作，提高工作效率和管理的标准化水平，可以实现生产过程的高度自动化和管理的现代化，提高化学监督水平，更好地为火电厂的安全经济运行保驾护航。

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