1、發電廠TP系統軟件設計說明書2010年發電廠TP系統一、發電廠超限欲處理系統故障診斷1診斷原理與總體結構故障診斷專家系統是對機組主要運行參數偏離設計工況或優化運行工況即運行參數偏離其標準值進行診斷，并對其原因進行識別，為運行人員提供處理指導，指導運行人員調整運行參數，使機組始終保持在安全、高效的狀態下運行。診斷的主要運行參數包括主蒸汽溫度、主蒸汽壓力、排煙溫度等。專家系統設計采用C/S結構，系統的體系結構如下（圖5.1）。圖5.1 系統結構圖診斷服務端主要由診斷數據庫和診斷服務器等組成。診斷數據庫設計有診斷測點庫、專家知識庫和診斷實時歷史結果庫等。數據庫采用MYSQL分布式網絡數據庫。診斷服務

2、器包含診斷程序（神經網絡推理機）和專家知識獲取管理程序（規則編輯器）。神經網絡推理機響應客戶端診斷申請,從SIS數據庫獲取實時或歷史診斷數據，根據專家知識推理診斷得到相應的結果，并將結果寫入診斷數據庫中。規則編輯器用于設計BP網絡和診斷規則等，并提供BP訓練和故障事實編輯查詢等功能。診斷客戶端主要由診斷結果顯示和系統維護功能等模塊組成。以表格的方式集中顯示所選規則的診斷結果，便于用戶查詢，診斷結果也在SIS客戶端的系統流程圖上予以顯示，使故障一目了然。SIS專家系統主要功能和診斷內容為：機組診斷模塊主要有以下功能：u 對運行參數偏離目標值進行監視和診斷，提出相應的故障原因；u 對機組運行經濟性

3、進行操作指導，即對運行參數偏離目標值提出其解決對策。診斷主要內容如下：(1) 鍋爐a. 主蒸汽溫度：（主蒸汽溫度高、主蒸汽溫度低）b. 主蒸汽壓力：（主蒸汽壓力高、主蒸汽壓力低）c. 排煙溫度：（排煙溫度高、排煙溫度低）d. 排煙氧量：（排煙氧量高、排煙氧量低）(2) 汽機a. 高壓缸效率低；b. 中壓缸效率低；c. 凝汽器真空偏離目標值。2規則編輯器(1) 規則編輯器規則編輯器主要功能為：網絡結構設計、網絡學習、診斷規則設計和查詢和知識庫管理等。規則編輯器如圖7.2示：診斷知識特征參數診斷規則圖5.2 規則編輯器(2) 網絡拓撲結構設計根據診斷對象設計神經網絡的拓撲結構：設計BP網絡層數、每

4、層節點數以及相應的激活函數（S型或線性函數）和網絡的性能參數（包括學習速率、性能目標值等）。這些參數都可以在規則編輯器內靈活組態。點擊菜單神經網絡新建或打開或工具按鈕網絡或屬性，可新建一個網絡或修改網絡的性能參數。如圖5.3示：圖5.3 網絡結構設計(3) 網絡監督學習網絡監督學習主要完成診斷對象的建模，可實現以下功能:l 根據典型故障模式選擇學習樣本；l 網絡學習：采用改進的網絡學習算法動量算法和RPROP算法訓練網絡，加快了網絡的學習速度，提高了網絡初始參數選擇的魯棒性，并可以跟蹤整個迭代過程，使其學習過程一目了然，并使其結果最優。l 獲取并存儲網絡相應的權值和閾值即診斷對象的網絡模型。l

5、 仿真：可對獲得的診斷對象模型進行測試和檢驗。點擊菜單神經網絡學習或工具按鈕學習，彈出網絡學習窗體，選擇相應的網絡名和訓練算法，導入訓練的樣本數據，可對網絡進行監督學習或仿真，并修改其對象模型。如圖5.4示：圖7.4 網絡監督學習(4) 知識管理知識管理模塊顯示診斷的故障及其故障所涉及的主要原因和消除措施，并對專家系統中的診斷知識等提供編輯、刪除和查詢等功能。圖5.5 知識管理點擊菜單系統管理知識管理或工具按鈕知識，彈出知識管理窗體。根據輸入條件，可對知識進行模糊查詢，并可進行編輯、刪除等功能。如圖5.5示：a 診斷數據源管理診斷數據源管理模塊顯示診斷所需參數的屬性及標準值模型，并對其進行編輯

6、、刪除和模糊查詢等功能。b 診斷規則設計在診斷推理的過程中，規則用來組織管理專家知識，并實現診斷，因此規則結構設計對系統非常重要。規則編輯則通過網絡規則編輯器來實現，并存儲在平臺數據庫中。規則編輯器主要提供規則編輯、刪除和查詢等功能。可完成診斷規則的設計，對規則的一致性和完善性進行檢查，并提示用戶。其用戶界面友好，易操作，如圖5.6示。建立新規則時，首先應選擇診斷規則的BP網絡模型，再確定BP網絡輸入層神經元對應的特征參數，最后確定BP網絡輸出層神經元對應的故障事實。圖7.6 診斷規則設計3 神經網絡推理機神經網絡推理機是基于神經元的信息處理過程，完成規則推理的過程。根據已有的規則，對故障模式

7、進行分類識別，并給出故障診斷的結論和解決方案的描述。其主要功能如下：l 數據預處理：對特征數據進行征兆提取和表示； l 故障診斷：對故障模式進行分類識別。l 診斷解釋：對診斷結果做出解釋和說明。l 診斷數據存儲：對診斷結果及相關的特征參數信息存儲。l 系統信息記錄和查詢：詳細記錄系統工作信息，并可查詢LOG文件。顯示系統信息診斷數據接口或采樣時間設置啟動或停止診斷服務圖5.7 神經網絡推理機(1) 客戶端系統客戶端顯示結果如圖5.8示：圖5.8 系統客戶端1圖5.9 系統客戶端2第二章運行優化技術和節能潛力1 目前的運行優化技術(1) 循環水系統的運行優化凝汽器真空對機組的發電煤耗有很大的影響

8、，在其它條件都相同的情況下，凝汽器真空每下降133pa，機組的供電煤耗將增加0.18g/kwh1。從提高發電效率的角度講，希望盡量地提高凝汽器的運行真空。當只能采用增加循環水流量的方法來提高凝汽器真空時，就有了最佳運行真空問題。因為，采用這種方法提高真空，必須付出循環水泵功耗的增大的代價，結果會降低機組的供電效率。循環水系統運行優化技術是根據機組負荷和循環水的溫度等條件，確定循環泵的運行方式，目的是以最小的循環泵功耗增量換取最大的發電增量。通常是根據循環水優化試驗擬合出機組最佳運行真空曲線，編制成循環泵運行調度表，供運行中參照執行。目前，循環水系統優化運行試驗能夠達到的水平是，對于只有單泵、雙

9、泵、或兩機三泵三種運行方式的循環水系統，在優化方式下運行，可以提高機組經濟性約為0.3672；對于循環泵的葉片轉角可調的系統，優化收益還能略有增加。(2) 給水泵組的運行優化通常情況下電廠運行規程要求，當機組負荷大于或等于50時兩臺汽動泵運行；在小于50負荷時，單臺汽動泵運行，另外一臺處于備用狀態。給水泵的運行優化是根據機組的負荷量，主機的運行方式，以及給水泵的效率和耗汽量特性，確定給水泵組的最佳運行配置方式。給水泵組在優化方式下進行時，機組的經濟性可以相對提高0.40.653。(3) 汽輪機運行方式的優化單元制汽輪機有兩種運行方式，即定壓方式和滑壓方式。一般說來，在定壓方式下運行時，由于汽輪

10、機本身的節流損失和給水泵單耗都比較大，機組的經濟性較差，所以應該盡量縮小機組定壓運行的負荷區間。在滑壓方式下運行時，調門的控制方式有兩種：單閥控制方式（全周進汽）和順閥控制（部分進汽），滑壓運行工況不同，調門控制方式對機組經濟性的影響程度也不同。汽輪機運行優化的目的是：（1）通過定壓與滑壓運行經濟比較，確定定壓、滑壓運行方式分界點；（2）滑壓方式經濟比較；（3）確定機組各負荷的最佳運行方式。汽輪機優化運行技術能夠實現的平均收益可達49. 53kJ / kWh (煤耗1. 7 (g/ kWh )4 。(4) 回熱系統的運行優化目前，對回熱系統運行優化開展的研究、試驗工作很不充分，可利用的成果不多

11、。一般認為，運行中回熱系統可能出現的問題有：（1）低加疏水系統運行不正常，造成大量疏水直接排入凝汽器，影響凝汽器的真空；（2）高壓加熱器無水位運行,不僅使加熱器不能進行正常熱交換,同時使蒸汽進入疏水管道,汽液兩相流動對管道特別是彎頭沖刷嚴重,既影響設備壽命,又降低機組熱經濟性；（3）加熱器旁路門內漏，給水（凝結水）的溫升不足。回熱系統運行優化的主要措施有：（1）掌握加熱器內空氣熱阻的變化，即時進行排空；（2）掌握加熱器的有效傳熱面積的變化，即時調整加熱器水位。文獻4給出的試驗數據具有一定的參考價值5 號高加水位由原來的運行水位200mm(現場運行表計) 提高到400mm (現場運行表計) 位置

12、,端差減少20 左右,根據相關資料得出降低熱耗大約18kJ / kWh ,該位置回熱系統運行最為經濟;。由此可見，回熱系統的運行優化是具有一定節能潛力的項目。(5) 吹灰系統的運行優化鍋爐受熱面積灰是影響運行安全性和經濟性的一個重要因素。因此，電站鍋爐全部都配置了吹灰系統。蒸汽吹灰系統的特點是：（1）吹灰費用在發電成本中所占比重比較大。通常情況下，吹灰蒸汽耗量要占到蒸汽總產量的1%，消耗鍋爐熱效率的0.7%5；（2）吹灰費用具有可控性，即能夠在運行過程中通過優化吹灰方案進行控制；（3）吹灰費用在電站全部可控運行成本中所占比例相對較大。因此，吹灰優化是一個節能降耗潛力較大的項目。目前，幾乎所有電

13、站都采用基于運行經驗的定時吹灰管理模式。這種管理模式的缺點是缺乏必要的靈活性，造成過渡吹掃或吹掃不足的問題。從經濟性和安全性的角度考慮，定時吹灰管理模式的主要缺點如表1所列。由于憑經驗很難制定出最優化的吹灰方案，所以，需要進行可視化、智能化的吹灰優化。可視化吹灰是根據運行中受熱面積灰的實際程度，即受熱面的潔凈程度或污染程度，決定是否進行吹灰的運行模式；智能化吹灰是在可視化的基礎上,根據“能量損耗最小原則”計算鍋爐單個受熱面的最佳吹掃周期，然后制定吹灰方案。智能化吹灰不僅需要比較準確的積灰監測，還需要預先假定受熱面積灰的增長模型，是一種更為高級的積灰管理模式。目前優化吹灰技術的應用還不廣泛，其中

14、的一個原因是因為缺少運行實時數據的支持。SIS系統建成后將推動優化吹灰技術的發展，也將因此獲得更高的投資收益。表1 定時吹灰管理模式的缺點過渡吹灰吹灰不足經濟性1. 吹灰消耗增大2. 維持較高的效率1. 降低吹灰費用2. 鍋爐效率可能降低安全性受熱面表面溫度升高,導致管壁金屬額外的高溫腐蝕破壞管壁外的氧化膜保護層,使得磨損增大(6) 鍋爐運行優化技術目前常用的鍋爐運行優化措施包括：（1）燃燒調整，即對鍋爐燃燒配風和燃燒組織進行優化；（2）風量調整,即根據排煙熱損失和機械損失來調整爐膛出口過量空氣系數和燃燒總風量；（3）煤粉細度調整,即，在風量調整的基礎上, 根據鍋爐飛灰含碳量和機械損失來調整煤

15、粉細度。常規的優化試驗包括：變煤種試驗、磨煤機投停方式試驗、燃燒器負荷分配和投停方式試驗、配風方式試驗及負荷特性試驗等，目的是確定鍋爐的最佳運行參數,并使鍋爐經常地運行在最佳參數下。鍋爐運行優化不僅是降低全廠發電煤耗潛力最大的項目，而且還關系到生產的穩定性和安全性。鍋爐優化運行技術的總體特點是難度比較大，可能取得的經濟價值相對也比較大。鍋爐運行優化技術的應用超出了SIS系統涵蓋的范圍，因此取得的收益也不能算作SIS系統的。但SIS系統的建設有助于提高鍋爐優化運行試驗的效率，能夠縮短試驗周期，有利于電廠鍋爐運行中常見問題的解決，例如，結焦、落焦；熱偏差大的問題；飛灰顆粒大、可燃物含量高等問題。

16、2 節能潛力下面以3號機組目前運行性能與可以達到的經濟性進行比較，循環水溫在28-32機組的真空在-90.5至-92kPa之間。(1) 發、供電煤耗率發、供電煤耗率在各負荷下的計算和優化值見下表：機組負荷150180210240270300目標供電煤耗率361.6351.22343.13337.36333.71332.25實際供電煤耗率372.81 359.88 352.59 345.83 338.70 337.30 節約的供電煤耗率11.21 8.66 9.46 8.47 4.99 5.05 目標發電煤耗率332.57 326.32 323.96 320.65 316.36 316.04 實

17、際發電煤耗率341.95 333.73 329.92 325.89 320.83 320.56 節約的發電煤耗率10.28 8.03 6.49 5.66 4.73 4.80 廠用電率8.28 7.27 6.43 5.76 5.28 4.96 (2) 汽輪機熱耗率目標汽輪機熱耗率8945.56 8783.67 8659.76 8573.87 8525.96 8516.06 實際汽輪機熱耗率9058.80 8874.36 8740.32 8676.00 8623.44 8615.00 汽輪機影響量4.72 5.72 5.26 6.09 3.87 3.92 其中在300-270MW有3.5-4.0g/kWh屬于汽輪機熱力系統的泄漏引起，屬于不可控部分；在180-240MW工況由于未采用定滑運行方式等屬于可控部分為1.7-2.0g/kWh。尤其在180-240MW工況下，主汽壓力仍然維持在16.5MPa左右。(3) 鍋爐效率機組負荷150180210240270300實際鍋爐效率91.49 91.67 92.01 92.36 92.78 92.98 目標鍋爐效率92.74 92.78 92.88 93.01 92.94 93.15 鍋爐影響量5.26 4.47 3.76 2