燃煤机组能耗量化分析系统组态设计

褚云山，邵 毅，宋胜军，张连旭，王洪凯

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

我国还属于发展中国家，工业基础薄弱，在节能减排上面临着巨大压力。为了落实《国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划(2014—2020年)的通知》要求，坚持“节约、清洁、安全”的战略方针，对已投产的老旧燃煤机组进行节能减排升级改造和优化运行。通知还要求现役600 MW(风冷机组除外)及以上机组力争5年内供电煤耗降至300 g/kWh标准煤左右。

燃煤机组能耗量化分析系统可以为火力发电企业生产管理和科学决策提供及时、准确、全面的数据，是为企业提供具备在线监测机组经济指标及煤耗偏差、优化机组运行方式、热经济性故障诊断功能的实用平台[1]。燃煤机组能耗量化分析系统能够实现机组主要生产数据和能耗指标的实时上传并建立数据库，满足上级管理机关的在线监控和日常管理，这不仅符合生产管理信息化的发展趋势，也为发电集团的信息化体系建设提供了有效支撑[2]。

1 能耗量化分析系统构成

1.1 网络结构

a.硬件结构。系统的主体网络架构采用以太网交换机构成主干网络，便于扩展，主要包括隔离机1台，运算服务器1台，根据需要不同灵活配置[6]。由于火电集团对DCS系统网络安全要求，系统数据主要来自SIS系统实时数据库；本系统通过OPC通信接口从SIS网的数据库中获取数据，由能耗在线分析系统计算站运算后，存入实时工业库中，采用OPC通信将计算结果上传到SIS系统eDNA数据库[7-8]，并且映像到MIS系统中的数据库。MIS系统中的用户可以在自己的计算机中通过浏览器看到与计算站相同的流程画面与实时数据，具体网络结构如图1所示。

b.组态软件。该系统采用组态王6.53版本，具有较强适应性、拥有标准化数据接口、与其他系统软件交互方便、功能模块可扩展、经济好等优点。该系统划分为数据采集、数据模块计算、数据管理3个层次结构。其中数据模块计算利用采集机组实时数据进行计算，将计算结果上传到数据管理层展示给用户。

1.2 系统构成

a.数据采集模块。通过OPC通信接口从SIS网的数据库中获取现场实时数据，并对该数据进行实时滤波、均值计算等数据处理，为计算模块提供实时、准确的数据基础。

b.锅炉计算模块。主要由6部分组成：入炉煤质特性计算[3-4]；锅炉热效率计算[5]；空气预热器漏风率计算；尾部烟道受热面污染程度评估；锅炉主要辅机电耗计算；锅炉主要参数偏差对机组煤耗影响计算。

c.汽机计算模块。主要由4部分组成：水和水蒸气性质函数；汽轮机热耗率、发供电煤耗计算；各项小指标计算；各项效指标对经济性影响计算。

d.全厂及辅助功能模块。主要由4部分组成：全厂经济性指标计算；可控指标偏差；机组运行工况对比功能；历史数据及报表。

e.寻优模块。自动寻优工况对比功能是本系统最重要的功能之一，当机组运行在某一负荷段时，系统会自动查询并显示出历史运行最佳工况的主要运行参数，直观显示出当前工况和历史寻优工况主要运行参数和各项计算结果之间的差距，计算出影响机组能耗各个因素的影响幅度，找到当前的主要问题，为运行人员操作提供明确的指导。

f.性能参数分析界面。包括：入炉煤质特性参数画面；锅炉热效率画面(如图2所示)；空气预热器漏风率画面；空气预热器漏风率画面；锅炉主要辅机电耗画面；锅炉主要参数对机组煤耗影响画面；汽轮机热耗率及缸效率画面；加热器状态画面；轴封系统状态画面；减温水画面；全厂经济性画面，如图3所示报表生成显示画面。

2 系统特点

实时准确监测锅炉热效率、机组热耗率、厂用电率、发供电煤耗、主要经济小指标等能耗参数；自动判断机组是否供热，并实时启动供热性能计算模块，计算出供热量、供热比、热电比、供热煤耗等指标[9]；实时量化分析当前主要经济小指标对煤耗的影响幅度；自动记录和更新不同负荷段历史最低能耗工况的主要运行参数和经济指标，并与当前工况进行对比分析，为运行人员进行优化调整提供依据；对重要热力设备(加热器等)运行状况进行在线评估，为运行和检修人员提供参考；对锅炉尾部受热面的污染程度进行实时评估，为运行人员进行吹灰操作提供依据；对重要运行参数进行实时监视，当超出规程要求时提供报警；自动生成系统主要参数的日报表和月报表，以及不同运行班组当月累计报表，为电厂的日常生产统计和管理提供有效手段；系统网络安全可靠，并采用多种手段与DCS进行隔离，确保对DCS不产生任何影响；实现电厂局域网范围内的实时访问，方便各级生产和管理人员监测[10]。

3 结束语

基于煤质在线测量技术的机组能耗量化分析系统，可以为运行人员、检修人员和生产管理人员提供全面的能耗数据和分析，指导开展相应的运行优化和设备检修工作，从而大幅提高机组运行的经济性。预计投入运行后可以使全年锅炉平均热效率提高0.5%～1%，全年汽轮机平均热耗率下降0.5%～1%，机组煤耗下降1%～2%。