发电厂TP系统

发电厂TP系统软件设计说明书2010年发电厂TP系统一、发电厂超限欲处理系统故障诊断1诊断原理与总体结构故障诊断专家系统是对机组主要运行参数偏离设计工况或优化运行工况即运行参数偏离其标准值进行诊断，并对其原因进行识别，为运行人员提供处理指导，指导运行人员调整运行参数，使机组始终保持在安全、高效的状态下运行。

诊断的主要运行参数包括主蒸汽温度、主蒸汽压力、排烟温度等。

专家系统设计采用C/S结构，系统的体系结构如下（图5.1）。

图5.1 系统结构图诊断服务端主要由诊断数据库和诊断服务器等组成。

诊断数据库设计有诊断测点库、专家知识库和诊断实时历史结果库等。

数据库采用MYSQL分布式网络数据库。

诊断服务器包含诊断程序（神经网络推理机）和专家知识获取管理程序（规则编辑器）。

神经网络推理机响应客户端诊断申请,从SIS数据库获取实时或历史诊断数据，根据专家知识推理诊断得到相应的结果，并将结果写入诊断数据库中。

规则编辑器用于设计BP网络和诊断规则等，并提供BP训练和故障事实编辑查询等功能。

诊断客户端主要由诊断结果显示和系统维护功能等模块组成。

以表格的方式集中显示所选规则的诊断结果，便于用户查询，诊断结果也在SIS客户端的系统流程图上予以显示，使故障一目了然。

SIS专家系统主要功能和诊断内容为：机组诊断模块主要有以下功能：◆对运行参数偏离目标值进行监视和诊断，提出相应的故障原因；◆对机组运行经济性进行操作指导，即对运行参数偏离目标值提出其解决对策。

诊断主要内容如下：(1) 锅炉a. 主蒸汽温度：（主蒸汽温度高、主蒸汽温度低）b. 主蒸汽压力：（主蒸汽压力高、主蒸汽压力低）c. 排烟温度：（排烟温度高、排烟温度低）d. 排烟氧量：（排烟氧量高、排烟氧量低）(2) 汽机a. 高压缸效率低；b. 中压缸效率低；c. 凝汽器真空偏离目标值。

2规则编辑器(1) 规则编辑器规则编辑器主要功能为：网络结构设计、网络学习、诊断规则设计和查询和知识库管理等。

规则编辑器如图7.2示：图5.2 规则编辑器(2) 网络拓扑结构设计根据诊断对象设计神经网络的拓扑结构：设计BP 网络层数、每层节点数以及相应的激活函数（S 型或线性函数）和网络的性能参数（包括学习速率、性能目标值等）。

这些参数都可以在规则编辑器内灵活组态。

点击菜单神经网络－新建或打开或工具按钮网络或属性，可新建一个网络或修改网络的性能参数。

如图5.3示：图5.3 网络结构设计(3) 网络监督学习诊断知识网络监督学习主要完成诊断对象的建模，可实现以下功能:●根据典型故障模式选择学习样本；●ＢＰ网络学习：采用改进的网络学习算法动量算法和RPROP算法训练ＢＰ网络，加快了网络的学习速度，提高了网络初始参数选择的鲁棒性，并可以跟踪整个迭代过程，使其学习过程一目了然，并使其结果最优。

●获取并存储网络相应的权值和阈值即诊断对象的网络模型。

●仿真：可对获得的诊断对象模型进行测试和检验。

点击菜单神经网络－学习或工具按钮学习，弹出网络学习窗体，选择相应的网络名和训练算法，导入训练的样本数据，可对网络进行监督学习或仿真，并修改其对象模型。

如图5.4示：图7.4 网络监督学习(4) 知识管理知识管理模块显示诊断的故障及其故障所涉及的主要原因和消除措施，并对专家系统中的诊断知识等提供编辑、删除和查询等功能。

图5.5 知识管理点击菜单系统管理－知识管理或工具按钮知识，弹出知识管理窗体。

根据输入条件，可对知识进行模糊查询，并可进行编辑、删除等功能。

如图5.5示：a 诊断数据源管理诊断数据源管理模块显示诊断所需参数的属性及标准值模型，并对其进行编辑、删除和模糊查询等功能。

b 诊断规则设计在诊断推理的过程中，规则用来组织管理专家知识，并实现诊断，因此规则结构设计对系统非常重要。

规则编辑则通过网络规则编辑器来实现，并存储在平台数据库中。

规则编辑器主要提供规则编辑、删除和查询等功能。

可完成诊断规则的设计，对规则的一致性和完善性进行检查，并提示用户。

其用户界面友好，易操作，如图5.6示。

建立新规则时，首先应选择诊断规则的BP网络模型，再确定BP网络输入层神经元对应的特征参数，最后确定BP网络输出层神经元对应的故障事实。

图7.6 诊断规则设计3 神经网络推理机神经网络推理机是基于神经元的信息处理过程，完成规则推理的过程。

根据已有的规则，对故障模式进行分类识别，并给出故障诊断的结论和解决方案的描述。

其主要功能如下：● 数据预处理：对特征数据进行征兆提取和表示；● 故障诊断：对故障模式进行分类识别。

● 诊断解释：对诊断结果做出解释和说明。

● 诊断数据存储：对诊断结果及相关的特征参数信息存储。

● 系统信息记录和查询：详细记录系统工作信息，并可查询LOG 文件。

图5.7 神经网络推理机启动或停止诊断服务(1) 客户端系统客户端显示结果如图5.8示：图5.8 系统客户端1图5.9 系统客户端2第二章运行优化技术和节能潜力1 目前的运行优化技术(1) 循环水系统的运行优化凝汽器真空对机组的发电煤耗有很大的影响，在其它条件都相同的情况下，凝汽器真空每下降133pa，机组的供电煤耗将增加0.18g/kwh[1]。

从提高发电效率的角度讲，希望尽量地提高凝汽器的运行真空。

当只能采用增加循环水流量的方法来提高凝汽器真空时，就有了最佳运行真空问题。

因为，采用这种方法提高真空，必须付出循环水泵功耗的增大的代价，结果会降低机组的供电效率。

循环水系统运行优化技术是根据机组负荷和循环水的温度等条件，确定循环泵的运行方式，目的是以最小的循环泵功耗增量换取最大的发电增量。

通常是根据循环水优化试验拟合出机组最佳运行真空曲线，编制成循环泵运行调度表，供运行中参照执行。

目前，循环水系统优化运行试验能够达到的水平是，对于只有单泵、双泵、或两机三泵三种运行方式的循环水系统，在优化方式下运行，可以提高机组经济性约为0.367％[2]；对于循环泵的叶片转角可调的系统，优化收益还能略有增加。

(2) 给水泵组的运行优化通常情况下电厂运行规程要求，当机组负荷大于或等于50％时两台汽动泵运行；在小于50％负荷时，单台汽动泵运行，另外一台处于备用状态。

给水泵的运行优化是根据机组的负荷量，主机的运行方式，以及给水泵的效率和耗汽量特性，确定给水泵组的最佳运行配置方式。

给水泵组在优化方式下进行时，机组的经济性可以相对提高0.4～0.65％[3]。

(3) 汽轮机运行方式的优化单元制汽轮机有两种运行方式，即定压方式和滑压方式。

一般说来，在定压方式下运行时，由于汽轮机本身的节流损失和给水泵单耗都比较大，机组的经济性较差，所以应该尽量缩小机组定压运行的负荷区间。

在滑压方式下运行时，调门的控制方式有两种：单阀控制方式（全周进汽）和顺阀控制（部分进汽），滑压运行工况不同，调门控制方式对机组经济性的影响程度也不同。

汽轮机运行优化的目的是：（1）通过定压与滑压运行经济比较，确定定压、滑压运行方式分界点；（2）滑压方式经济比较；（3）确定机组各负荷的最佳运行方式。

汽轮机优化运行技术能够实现的平均收益可达49. 53kJ / kWh (煤耗1. 7 (g/ kWh )[4]。

(4) 回热系统的运行优化目前，对回热系统运行优化开展的研究、试验工作很不充分，可利用的成果不多。

一般认为，运行中回热系统可能出现的问题有：（1）低加疏水系统运行不正常，造成大量疏水直接排入凝汽器，影响凝汽器的真空；（2）高压加热器无水位运行,不仅使加热器不能进行正常热交换,同时使蒸汽进入疏水管道,汽液两相流动对管道特别是弯头冲刷严重,既影响设备寿命,又降低机组热经济性；（3）加热器旁路门内漏，给水（凝结水）的温升不足。

回热系统运行优化的主要措施有：（1）掌握加热器内空气热阻的变化，即时进行排空；（2）掌握加热器的有效传热面积的变化，即时调整加热器水位。

文献[4]给出的试验数据具有一定的参考价值…5 号高加水位由原来的运行水位200mm(现场运行表计) 提高到400mm (现场运行表计) 位置,端差减少20 ℃左右,根据相关资料得出降低热耗大约18kJ / kWh ,该位置回热系统运行最为经济;‟。

由此可见，回热系统的运行优化是具有一定节能潜力的项目。

(5) 吹灰系统的运行优化锅炉受热面积灰是影响运行安全性和经济性的一个重要因素。

因此，电站锅炉全部都配置了吹灰系统。

蒸汽吹灰系统的特点是：（1）吹灰费用在发电成本中所占比重比较大。

通常情况下，吹灰蒸汽耗量要占到蒸汽总产量的1%，消耗锅炉热效率的0.7%[5]；（2）吹灰费用具有可控性，即能够在运行过程中通过优化吹灰方案进行控制；（3）吹灰费用在电站全部可控运行成本中所占比例相对较大。

因此，吹灰优化是一个节能降耗潜力较大的项目。

目前，几乎所有电站都采用基于运行经验的定时吹灰管理模式。

这种管理模式的缺点是缺乏必要的灵活性，造成过渡吹扫或吹扫不足的问题。

从经济性和安全性的角度考虑，定时吹灰管理模式的主要缺点如表1所列。

由于凭经验很难制定出最优化的吹灰方案，所以，需要进行可视化、智能化的吹灰优化。

可视化吹灰是根据运行中受热面积灰的实际程度，即受热面的洁净程度或污染程度，决定是否进行吹灰的运行模式；智能化吹灰是在可视化的基础上,根据“能量损耗最小原则”计算锅炉单个受热面的最佳吹扫周期，然后制定吹灰方案。

智能化吹灰不仅需要比较准确的积灰监测，还需要预先假定受热面积灰的增长模型，是一种更为…高级‟的积灰管理模式。

目前优化吹灰技术的应用还不广泛，其中的一个原因是因为缺少运行实时数据的支持。

SIS系统建成后将推动优化吹灰技术的发展，也将因此获得更高的投资收益。

表1 定时吹灰管理模式的缺点过渡吹灰吹灰不足经济性 1. 吹灰消耗增大2. 维持较高的效率1. 降低吹灰费用2. 锅炉效率可能降低安全性受热面表面温度升高,导致管壁金属额外的高温腐蚀破坏管壁外的氧化膜保护层,使得磨损增大(6) 锅炉运行优化技术目前常用的锅炉运行优化措施包括：（1）燃烧调整，即对锅炉燃烧配风和燃烧组织进行优化；（2）风量调整,即根据排烟热损失和机械损失来调整炉膛出口过量空气系数和燃烧总风量；（3）煤粉细度调整,即，在风量调整的基础上, 根据锅炉飞灰含碳量和机械损失来调整煤粉细度。

常规的优化试验包括：变煤种试验、磨煤机投停方式试验、燃烧器负荷分配和投停方式试验、配风方式试验及负荷特性试验等，目的是确定锅炉的最佳运行参数,并使锅炉经常地运行在最佳参数下。

锅炉运行优化不仅是降低全厂发电煤耗潜力最大的项目，而且还关系到生产的稳定性和安全性。

锅炉优化运行技术的总体特点是难度比较大，可能取得的经济价值相对也比较大。

锅炉运行优化技术的应用超出了SIS系统涵盖的范围，因此取得的收益也不能算作SIS系统的。