电厂回热系统热经济性在线分析软件开发

重庆大学硕士学位论文电厂回热系统热经济性在线分析软件开发姓名：杜敏申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：张新铭20060401重庆大学硕士学位论文中文摘要I摘要电力系统改革后，各电厂都采取措施降低发电成本，提高机组的效率来适应竞争。实时、准确地把握机组和电厂各主要设备的效率，获得表征机组效率的各项经济性能指标，实时指导发电机组的调整与优化是很重要的。针对这种现状，本文以开发出一种实时在线分析发电厂回热系统各项热经济指标的软件为目的，进行了以下的研究：1、分析了电厂回热系统的各热力设备以及各项热经济性指标，总结出各项热经济性指标的确定方法以及它们之间的关系，还对一些局部的小指标进行了总结分析。2、总结了各种热力系统计算方法。在这些计算方法基础上，研究出一种通用矩阵模型，该模型考虑到了加热器的各种类型、辅助设备、疏水走向以及辅助汽水和外热量等各种因素，易于计算机实现。3、本软件是SIS系统的一个子模块，所以对SIS系统和实时数据库进行了总结探讨。明确本系统在SIS系统中的位置和作用，以及本系统与电厂实时数据库的数据接口。4、将热经济性分析软件分成组态、计算、后处理三个主要功能模块，分别进行了设计。关键词：热经济性，组态，回热系统，加热器重庆大学硕士学位论文英文摘要IIABSTRACTThereductionofthecapitalcostisthemajorissueforallofthepowerplantsafterpowersystem’srevolution,thereforetheimprovementoftheunitperformanceefficiencyforpowerplantshavetobemuchimportantconsiderationtofacethechanllage,toachieveabovegoal,thefirststepistakenbyobtainingeconomicindexfromimpressingunitperformanceefficiency,whichisbasedononline，perciclycontroltheefficiencyoftheunitperformanceandpowerplantequipment.Thejudgementandptimisationoftheunitperformanceinthepowerplanthavetobereal-timeinstructed.Inthiscase,thecleartargetisrequiredtosetasseekinganddevelopmentaon-linesoftwaretoanalysisandsolvetheeconomicindexfortheregenerationsystemofpowerplant,therefore,theobjectiveofthisdissertationiscarriedoutas:1.Afteranalysisingthethermalequipmentofthepowerplantregenerationsystemandthermaleconomicindex,thedefintmethodofthethermaleconomicindexandrelationbetweenthemareconcluded,furthermore,thepartialtinyindexistobesummarizedandanalysised.2.Thegeneralcalculationmethodofthethermalsystemisextracted,ageneralmat-rixmodelisobtainedafterreserching,whichbasedonthetraditionalcalculationmethod,thismodelalsobanbeusedforthemosttypeoftheheater,assistentequipment,thedir-ectionofthewaterflow,auxiliarysteam-water,externalheatandsoon,thoseabovefac-torscanbedoneeasilywithcomputer.3.TheSISsystemandreal-timedatabaseareanalysised,andunderstandpositiona-ndfunctionofthissystemintheSISsystem,furthermore,theconectionpointbetweenthissystemreal-timedatabaseneedtobeknown.4.Theperfectdesignmodelcanbedividedintothreepartforthissystem,whichare“unitperformance-calculated-treated”.Keywords：ThermalEconomicPerformance,Configuration,RegenerateSystem,Heater.重庆大学硕士学位论文1绪论11绪论1.1课题背景及意义电厂是我国的一次能源的消耗大户，每年用于发电的煤耗量所占的比例越来越大，2005年达到了全国总耗煤量的一半左右[1]。当前，在国内乃至整个国际社会，能源都相对紧缺，发电厂的节能显得尤为重要。20世纪90年代后期，我国开始进行“厂网分开、竞价上网”的电力市场化改革，逐步在发电领域引入竞争机制，建立竞争性的发电市场。这种竞争体制促使各发电企业在保证电厂安全稳定运行的同时，进一步追求效益来提高自身在电力市场的竞争力。在这种情况下，如何提高发电机组的热经济性已经成为亟待解决的问题。近年来随着计算机技术的广泛应用、电厂自动化的高度发展，电厂信息化的建设成为提高电厂效益的重点。我国火电厂自动化的发展可以分为4个阶段：分散控制系统时代、网络化时代、数字化时代和信息化时代[2]。五十年代到六十年代中期，采用国产仿苏仪表，实现分散就地监视控制；六十年代后期到七十年代后期，采用国产单元组合仪表（DDZ-II型）、小型巡回检测装置、继电器局部程序控制，到采用模拟组件组装式仪表（TF900，MZ-III），逐步实现机组集中控制。总体自动化水平低，机组的可控性差，仪表控制装置的可靠性低，控制系统功能不完善；20世纪八十年代初期，我国从美国引进300/600MW火电机组制造与电站设计技术，同时引进功能较为完善的自动控制系统，这些自动控制系统主要包括：数据采集系统（DataAcquisitionSystem，DAS）、模拟量控制系统（ModulatingControlSystem，MCS）、炉膛安全监控系统（FurnaceSafeguardSupervisorySystem，FSSS）、顺序控制系统（SequenceControlSystem，SCS）、汽机数字电液控制系统（Digital-Electro-HydraulicControlSystem，DEH）、汽机旁路控制系统（BypassControlSystem，BPC）以及汽机监控仪表系统（TurbineSupervisoryInstrumentationSystem，TSI），使电厂整体自动化水平大大提高。但由于这些控制子系统是由不同类型、不同厂家的设备构成，从而造成品种繁多、接口复杂、可靠性较差，维护困难等问题。八十年代中期，随着计算机技术的发展，引进机组采用计算机分散控制系统（DistributedControlSystem,DCS）。硬件标准化，系统结构灵活，可靠性高，调试修改方便，人机界面友好；20世纪九十年代中期，新建大型机组均采用DCS，并开始对原有125MW、200MW以上机组进行通流部分改造的同时将热控系统改为DCS，开始建设管理信息系统MIS。管理信息系统是一个覆盖企业或主要业务部门的辅助管理的人—机重庆大学硕士学位论文1绪论2（计算机）系统，它和企业的管理密切相关，和企业的管理模式、经营意识有关，以改进管理为目的，是为了提高企业的经济效益、改善和提高企业的管理水平、进而推动企业管理现代化，增强企业的适应能力。MIS系统又是集计算机技术、网络通信技术为一体的信息系统工程。使得企业的运行数据更加准确、及时、全面、详实，同时对各种信息的进一步加工，使企业领导层的生产、经营决策依据充分，更具有科学性，创造更多的发展机会；有利于企业科学化、合理化、制度化、规范化的管理，使企业的管理水平跨上新台阶[5]。21世纪，国内的电厂在信息化建设上投入了很大的财力，得到了很大的发展。近年来，随着电厂自动化水平的提高，各自动控制系统在电厂中的普遍应用，电厂的自动化和信息化得到了很好的发展，在目前建设的大型机组，信息化的建设成为必不可少的关键环节。信息化对电力行业发展所做的贡献表明，信息化将成为我国电力行业实现跨越发展的高速路。目前我国火电厂正处于数字化建设阶段，DCS分散控制系统已经得到大规模的应用，厂级管理信息系统MIS（ManagementInformationSystem）也得到大力发展，厂级监控信息系统SIS（SupervisoryInformation）作为底层DCS系统和高层的MIS系统的中间层，率先由侯子良提出，经过近几年探讨和研究，已逐渐在国内各电厂发展并普及起来。关于SIS系统，论文第四章有详述。简单来说，SIS系统是实现从DCS系统到管理信息系统MIS的桥梁，它可以降低发电成本、提高安全系数，从而增强电厂的整体效益[4]。SIS系统的建设，将逐渐成为下一步火电厂信息化投资的热点。2000年国家经贸委颁发的《火力发电厂设计技术规范》（DL5000-2000）明确规定：“当电厂规划容量为1200MW及以上、单机容量为300MW及以上时，可设置厂级监控信息系统。”对于发电企业,最重要、最有效的手段就是通过提高电厂的运行水平来提高机组效率。准确实时把握机组和电厂各主要设备的效率，获得表征机组效率的各项经济性能指标可以使运行人员了解电厂的当前运行情况，并作出分析、调整，使机组达到最优化运行的状态。为达到这个目的，实时进行厂级性能计算，可以获得如发电煤耗、供电煤耗、汽耗率、热耗率等性能指标，这对机组的调整具有实时指导意义。研究一种能对机组性能的在线监测并对火电厂线热经济性在线分析的软件无疑具有很大的价值。本课题所研究的火电厂热经济性在线分析软件主要是实时进行火电厂机组热经济性指标的计算并进行分析，用于指导电厂的安全、稳定、高效运行。同时该类软件又是SIS众多功能系统的一个重要的组成部分，所以本文所讨论的问题对SIS的发展也是有意义的。重庆大学硕士学位论文1绪论31.2国内外研究现状目前电站的性能监测或分析系统普遍具有性能指标计算、报表自动生成、事故追忆与超限记录、趋势图显示等功能。在此基础上开发出运行可控损失监测、预测性维修、运行优化、最佳负荷分配等功能。在国外，一些欧美国家从上世纪70年代起就开始对电站机组性能在线监测的研究，在当时就取得了一定的成就。其中主要有美国GE公司的PEPSE，OPNL设计的RESIO，SARGENT&LUNDRY开发的HTBAL，英国CEGB开发的AHBP等。进入80年代，随着火电机组监测水平以及信号处理技术的提高，并随着计算机技术的发展，对复杂热工工程的数值仿真成为可能，基于模块化的建模方法得到了广泛应用，电站性能的在线监测系统功能也日趋完善。20世纪80年代初美国EPRI开发了瞬态的电站性能仿真软件MMS。该系统可以分析在全工况下的机组运行特性，主要用于电站运行人员的培训。进入90年代后，美国电力研究所组织开发的运行能源管理系统（OEM）[6]是电站性能监测与诊断的一个有效应用。该系统通过优化在线设备调度使电站以最小的费用满足当前的负荷要求。以设备能量转换特性和电厂运行负荷为基础，通过计算快速而准确地确定单元机组优化