基于等效熱降理論的火電廠經濟性算法模型組件的探討

1、    基于等效熱降理論的火電廠經濟性算法模型組件的探討            作者：呂紅時間：2009-12-3 9:09:00                     論文關鍵詞： SIS組件平臺性能計算算法模型論文摘要： 由于各發(fā)電廠

2、系統(tǒng)結構千差萬別，如何針對目前電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）應用的具體情況，設計開發(fā)具有通用性和可擴展的發(fā)電廠機組性能計算和分析模塊無疑具有重要意義。性能計算作為SIS的一個重要功能模塊，為其他模塊提供決策依據(jù)，是SIS執(zhí)行全廠綜合優(yōu)化服務的基礎。本文探討SIS實時數(shù)據(jù)中原始數(shù)據(jù)的二次計算及其應用技術，基于面向對象技術和中間件技術，建立一個靈活、有效的，具有良好拓展性的二次計算模型組件平臺，滿足SIS建設的實時性和高效性，提高系統(tǒng)的開放性和通用性。1 引言 SIS作為一種以優(yōu)化機組運行、提高運行經濟性為主要目的的信息系統(tǒng)，如何有效的通過二次計算，更方便快捷的利用DCS等現(xiàn)場實時生產數(shù)據(jù)，挖掘其

3、中深層次信息，來指導機組的運行優(yōu)化，提高機組的運行經濟性，是SIS系統(tǒng)設計與實現(xiàn)過程中需要考慮的一個重要問題。機組的運行經濟性分析是對機組的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測，實時采集每臺發(fā)電機組的數(shù)百個測點的數(shù)據(jù)，計算熱力系統(tǒng)的鍋爐、汽輪機和主要輔機的性能和能耗，進行耗差分析，診斷造成效率下降的主要原因，為運行人員采取節(jié)能措施提供決策參考。2 等效熱降法簡介 等效熱降理論最為一種傳統(tǒng)的計算與分析火力發(fā)電廠節(jié)能減耗的先進技術，已成為大多數(shù)SIS系統(tǒng)性能計算模塊算法模型的基礎而廣泛使用。等效熱降法是基于熱力學的熱功轉換原理，考慮到設備質量、熱力系統(tǒng)結構和參數(shù)的特點，經過嚴密的理論推演，導出幾個熱力分析參量Hj

4、及j等，用以研究熱工轉換及能量利用程度的一種方法。它既可用于整體熱力系統(tǒng)的計算，也可用于熱力系統(tǒng)的局部分析定量。它基本上屬于能量轉化熱平衡法。它的優(yōu)點是用簡捷的局部運算代替整個系統(tǒng)的繁雜計算，只研究與系統(tǒng)改變有關的那些部分進行局部定量。也正是這一優(yōu)點使得建立設備經濟性算法模型組件，提高系統(tǒng)的兼容性成為可能。3 現(xiàn)有軟件系統(tǒng)基于等效熱降法經濟性算法的實現(xiàn)方式 近年來隨著計算機技術的發(fā)展，在火電廠經濟性能在線分析軟件研發(fā)方面多采用B/S結構，機組的數(shù)據(jù)和分析結果能夠在MIS網(wǎng)上瀏覽，但是軟件系統(tǒng)不具有通用性，計算模型是層次化結構的，它們都是面向過程的，雖然設計思路簡單，但其代碼和數(shù)據(jù)是分離的，由此

5、造成程序的可維護性差，每個軟件是對應一個種類機組的熱力系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)設計的，每到一個電廠都要根據(jù)該電廠和機組的實際情況和要求進行開發(fā)，電廠和技術開發(fā)方都需要投入相當多的人力和時間進行應用開發(fā)，工作量大、工期長、成本高，對系統(tǒng)開發(fā)和實施人員技術和電力業(yè)務水平要求都較高。    還有一種實現(xiàn)方式是將性能計算模塊以圖元構造系統(tǒng)的形式實現(xiàn)。圖元庫向用戶提供各種類型的功能子塊作為SIS目標功能開發(fā)的基本“元件”，如數(shù)學模塊子庫、邏輯功能模塊子庫、焓熵模塊子庫等，這些子庫存放了各種數(shù)據(jù)處理運算模塊，包括常見的加、減、乘、除、與、或、非等算子。當用戶從模塊

6、庫中調出圖元模塊后，不僅要對每個功能模塊賦予必要的參數(shù)，而且要對每個機組設備和整個熱力系統(tǒng)進行算法指定和組態(tài)。組態(tài)完成，進行代碼編譯，生成系統(tǒng)實質上就是一個編譯器，提供編譯結果信息，形成組態(tài)文檔，之后計算管理及引擎模塊處理組態(tài)文檔指定的算法，完成對算法的計算。這種方法大大提高了系統(tǒng)的靈活性和通用性，然而代價是增加了復雜性，不僅程序實現(xiàn)復雜，對維護人員的要求也很高，維護人員必須具有很高的計算機技術水平和經濟發(fā)電知識水平，完全清楚機組經濟性計算算法模型，并準確定義出計算模型。4 建立經濟性算法模型組件的設計思路 綜合以上兩種實現(xiàn)方法，折中考慮，SIS系統(tǒng)實施全過程提高工作效率的方法是參與人員分工明

7、確，各盡其能。技術人員設計開發(fā)靈活通用的組件系統(tǒng)，業(yè)務人員熟悉性能計算模型，建立算法模型到組件中，用戶和系統(tǒng)維護人員只需作簡單的組態(tài)工作實現(xiàn)熱力系統(tǒng)的定義和顯示，各種角色和諧統(tǒng)一共同完成SIS系統(tǒng)的實施。將算法模型整合進模型組件里，對不同電廠不同機組性能計算的實施不再是程序的修改，而是業(yè)務人員修改相應組件的算法接口，形成一個新的組件，不同型號不同運行方式下設備將被積累進算法模型組件庫，這樣就以熱平衡、等效焓降理論為基礎構件了一組熱力系統(tǒng)和鍋爐性能計算的通用算法模型，而且隨著項目實施的累積，組件庫越來越豐富，算法模型的增加工作會慢慢變少，實施周期會逐漸縮短。系統(tǒng)維護人員定義機組經濟性的過程便成為

8、從組件庫中尋找適應的組件，當用戶從模塊庫中調出圖元模塊并顯現(xiàn)在視圖界面后，對每個功能模塊賦于必要的參數(shù),設置其輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)對應的測點，各設備的參數(shù)被視為算法模型組件的屬性被保存，性能計算模塊將設計好的圖（如圖1）以文件形式保存于SIS系統(tǒng)應用層，供性能計算模塊運行時調用。圖  SEQ 圖表 * ARABIC 1性能計算模塊是包括數(shù)據(jù)通訊層、性能計算層和界面顯示層的三層結構模式。性能計算層針對機組經濟性計算組件對執(zhí)行速度要求高的特點，采取通過進程內組件（DLL）封裝算法模型以實現(xiàn)快速調用。從發(fā)電廠經濟性計算流程和軟件靈活性方面考慮，又將組件分為鍋爐性能計算組件和熱力系統(tǒng)性能計算組

9、件兩大基類，各經濟性算法模型組件由這兩大基類衍生，這樣的組件代碼更加簡練高效。經濟性算法模型組件通過輸入?yún)?shù)接口讀取參數(shù)測點，并通過數(shù)據(jù)接口從數(shù)據(jù)集中獲得所需要的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)或二次計算結果數(shù)據(jù)，成為組件的輸入值，以圖1加熱器為例，輸入?yún)?shù)有加熱器進口凝結水焓tt2i、出口凝結水焓tt1i、疏水焓ttsi、ttsi+1、抽汽焓HHi，這些輸入?yún)?shù)都是二次計算結果，是其他組件的輸出參數(shù)數(shù)據(jù)返回數(shù)據(jù)集中的，有了輸入?yún)?shù)，調用系統(tǒng)性能計算模型函數(shù)進行分析計算，該函數(shù)寫在組件的caculate方法中，為匯集式加熱器計算抽汽份額ggi的公式，計算結果即輸出參數(shù)（輸出參數(shù)亦可為多個），通過數(shù)據(jù)接口送回對應測

10、點的數(shù)據(jù)集中，與原生產數(shù)據(jù)相同對待，這樣其他組件在調用這些計算結果的時候便可統(tǒng)一處理，簡化操作。當性能計算層通過數(shù)據(jù)通訊層實時在線計算性能指標時，圖1建立的圖文件以圖2形式實時刷新于界面顯示層。圖  SEQ 圖表 * ARABIC 2    實際應用中，組合組件形成熱平衡圖的全部或部分，用COM組件對這些算法模型組件進行封裝，形成模型組件庫管理系統(tǒng)，管理組件自身屬性和系統(tǒng)各組件關聯(lián)屬性，這樣，圖文件不僅可以供中間層性能計算作機組經濟性完整且無重復計算分析使用，還可以作為顯示層的圖形界面文件，使維護人員一次性建模，同時完成計算模型和顯示模型的創(chuàng)建

11、，減少維護工作量。5 結束語 SIS和數(shù)字化電廠的建設是以企業(yè)經濟效益的提高和經營決策信息化為中心，平臺化和通用性設計是SIS軟件設計的基本思想。研究開發(fā)經濟型算法模型組件，采用COM技術建立二次計算組態(tài)平臺，大量的基礎應用功能可以更快捷、方便、高效的投入SIS系統(tǒng)的實際運行，為系統(tǒng)其他模塊的功能充分實現(xiàn)提供可靠保障，增加代碼利用率，縮短項目實施周期，簡化系統(tǒng)投運工作，更好的為電力企業(yè)節(jié)能運行、降低能耗、抑制電價上升服務。參考文獻：1盛建倫等.SIS應用層軟件的研究J，火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)論文選，20062王秋冬等.一種基于SIS的二次計算框架實現(xiàn)J，火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)論文選，20063侯子良.火電廠廠級自動化系