獲得火電廠最優(yōu)可控因子的試驗系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種獲得最優(yōu)可控因子的試驗系統(tǒng)及其方法，涉及發(fā)電機組運行試驗技術。本系統(tǒng)是：操作控制平臺（201）、發(fā)電機組（202）、中間變量監(jiān)測器（203）、煤耗計算器（204）和數(shù)據(jù)發(fā)布器（205）依次連接。本方法是：①篩選中間變量；②確定和中間變量關系密切的可控因子；③進行單因子試驗；④因子篩選；⑤建立單個可控因子和中間變量之間的關系；⑥建立單個可控因子和煤耗之間的關系；⑦多因子試驗；⑧確定最優(yōu)控制方式。本發(fā)明建立了運行人員操作行為即可控因子和煤耗之間的關系；提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力，實現(xiàn)了穩(wěn)定性和可持續(xù)性，從而最終達到長時間下的最優(yōu)可控因子組合。
【專利說明】獲得火電廠最優(yōu)可控因子的試驗系統(tǒng)及其方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電機組運行試驗技術，尤其涉及一種獲得火電廠最優(yōu)可控因子的試驗系統(tǒng)及其方法。

【背景技術】
[0002]目前火電廠對運行人員的操作采取的考核方法是小指標競賽考核方法，具體步驟如圖1所示:
①電廠運行數(shù)據(jù)(DCS和SIS系統(tǒng))-101；
②數(shù)據(jù)采集-102；
③附加指標超限考核-105和系統(tǒng)管理-106、小指標競賽規(guī)則107后，對采集數(shù)據(jù)中的小指標與標準值進行比較，得到小指標競賽排名-103 ；
④數(shù)據(jù)發(fā)布-104。
[0003]通過對國內五大發(fā)電企業(yè)的調研，得到我國目前對于火電機組小指標標準值確定方法主要有以下幾種:
1)采用制造廠提供的設計值；
2)采用火電機組熱力試驗的結果；
3)采用變工況熱力計算的結果；
4)采用歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計值；
5)自動尋優(yōu)確定；
6)數(shù)據(jù)挖掘技術。
[0004]定壓運行時，對于主蒸汽壓力、主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度等一類參數(shù)的優(yōu)化目標值，各電廠均采用制造廠提供的設計值來確定；當火電機組滑壓運行時，一般采用熱力試驗的方法或變工況熱力計算的方法來得到不同負荷下主蒸汽壓力的優(yōu)化目標值。
[0005]這種基于小指標競賽的考核方法存在著一定的弊端:評價操作人員操作水平的小指標多是運行人員的操作行為的結果，對于同一小指標，可能有多種操作行為可以對其進行控制，因此操作人員在實際操作的過程中，并不能確定怎樣的操作行為能夠實現(xiàn)最優(yōu)操作(即能達到煤耗最小)，說明小指標競賽的管理方法并不能對運行人員的操作行為進行指導。因此，有必要建立運行人員的操作行為(這里稱作可控因子)和煤耗等電廠運行參數(shù)之間的關系，進而求解出最優(yōu)時的最優(yōu)可控因子的組合，根據(jù)最優(yōu)可控因子的組合建立一套運行人員實際操作指導標準，根據(jù)該指導標準就可以指導運行人員按照最優(yōu)可控因子組合進行實際操作，實現(xiàn)發(fā)電廠運行系統(tǒng)的優(yōu)化運行。
[0006]需要注意的是:傳統(tǒng)的三級小指標評價系統(tǒng)中所指的最優(yōu)為某一時刻的煤耗最低，本發(fā)明中則是指在火電廠現(xiàn)有的設備條件下，基于利用6σ統(tǒng)計學思想，提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，綜合考慮安全、經(jīng)濟和環(huán)保等邊界因素，實現(xiàn)穩(wěn)定性、可持續(xù)性，從而最終達到長時間下的最優(yōu)。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術存在的缺點和不足，提供一種獲得火電廠最優(yōu)可控因子的試驗系統(tǒng)及其方法。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
為了對運行人員的操作行為進行指導，本發(fā)明提供了試驗系統(tǒng)和試驗方法，進而確定運行人員最優(yōu)操作標準。本發(fā)明利用6 σ統(tǒng)計學思想(根據(jù)統(tǒng)計學規(guī)律，某一指標的值取在正負三個標準差的概率是99.99966%，也就是說只有很小的概率出現(xiàn)在正負三個標準差，也就是6σ以外，故通常將某一量的6σ變化范圍作為其在實際運行中的變化范圍。)，將小指標中的一部分作為中間變量，利用中間變量克服了直接測量煤耗時誤差太大的缺點；選取中間變量以后，首先利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)，選取和中間變量密切相關的可控因子；然后利用中間變量求解出可控因子和煤耗等發(fā)電廠運行參數(shù)之間的關系，找出在火電廠現(xiàn)有的設備條件下，基于利用6σ統(tǒng)計學思想，提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，綜合考慮安全、經(jīng)濟和環(huán)保等邊界因素，實現(xiàn)穩(wěn)定性、可持續(xù)性，從而最終達到長時間下的最優(yōu)時可控因子的組合，從而建立起一套運行人員實際操作指導標準；為火電機組高效運行和指導運行人員的操作提供依據(jù)。
[0009]一、獲得最優(yōu)可控因子的試驗系統(tǒng)(簡稱系統(tǒng))
本系統(tǒng)包括工作對象——發(fā)電機組；
設置有操作控制平臺、中間變量監(jiān)測器、煤耗計算器和數(shù)據(jù)發(fā)布器；
其連接關系是:操作控制平臺、發(fā)電機組、中間變量監(jiān)測器、煤耗計算器和數(shù)據(jù)發(fā)布器依次連接。
[0010]工作原理:
操作控制平臺和發(fā)電機組連接，能夠根據(jù)要求實時對發(fā)電機組進行控制，操作控制平臺是運行人員日常操作的對象，中間變量監(jiān)測器對發(fā)電機組運行中的中間變量的變化進行監(jiān)測，將監(jiān)測結果送到煤耗計算器計算此時系統(tǒng)的煤耗值，最后通過數(shù)據(jù)發(fā)布器發(fā)布相關數(shù)據(jù)。
[0011]二、獲得最優(yōu)可控因子的試驗方法(簡稱方法)
本方法包括以下步驟:
①篩選中間變量；
②確定和中間變量關系密切的可控因子；
③進行單因子試驗；
④因子篩選；
⑤建立單個可控因子和中間變量之間的關系；
⑥建立單個可控因子和煤耗等電廠運行參數(shù)之間的關系；
⑦多因子試驗；
⑧確定最優(yōu)控制方式。
[0012]本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果:
①建立了運行人員操作行為即可控因子和煤耗之間的關系；
②獲得了在火電廠現(xiàn)有的設備條件下，基于6σ統(tǒng)計學思想，提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力，綜合考慮安全、經(jīng)濟和環(huán)保等邊界因素，實現(xiàn)了穩(wěn)定性和可持續(xù)性，從而最終達到長時間下的最優(yōu)可控因子組合；
③最優(yōu)可控因子組合可以對運行人員的實際操作行為進行指導。
[0013]縮略語
SIS—廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)；
DCS—分散控制系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為小指標競賽流程圖；
圖2為本系統(tǒng)的結構方框圖；
圖3為本方法的步驟圖；
圖4為本發(fā)明的一具體實施例流程圖。
[0015]圖中:
201—操作控制平臺；
202—發(fā)電機組；
203—中間變量監(jiān)測器；
204—煤耗計算器；
205—數(shù)據(jù)發(fā)布器。

【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例詳細說明:
一、系統(tǒng)
1、總體
如圖2，本系統(tǒng)包括工作對象——發(fā)電機組202 ；
設置有操作控制平臺201、中間變量監(jiān)測器203、煤耗計算器204和數(shù)據(jù)發(fā)布器205 ；其連接關系是:操作控制平臺201、發(fā)電機組202、中間變量監(jiān)測器203、煤耗計算器204和數(shù)據(jù)發(fā)布器205依次連接。
[0017]2、功能部件
本系統(tǒng)所述的功能部件均為通用設備。
[0018]I)操作控制平臺201
操作控制平臺201是指火電廠運行操作人員對發(fā)電機組202進行操作的平臺；平臺主要包括機-爐主控系統(tǒng)、爐膛負壓、除氧器、送風量、一次風壓、燃料量、二次風擋板、過熱汽溫、再熱汽溫、凝汽器及一些單回路調節(jié)等子系統(tǒng)，機組運行中操作人員可在操作員站對調節(jié)回路進行控制操作，通過對上述子系統(tǒng)的控制方式(手動/自動)選擇、參數(shù)的設定和調整，完成相關設備、系統(tǒng)的運行方式，運行工況等調節(jié)，滿足機組運行中的要求。
[0019]2)發(fā)電機組202
發(fā)電機組202是指火電廠的發(fā)電機組，是運行操作人員的控制對象。
[0020]3)中間變量監(jiān)測器203
中間變量監(jiān)測器203是指對中間變量(主要包括發(fā)電廠運行各項數(shù)據(jù))進行監(jiān)測的傳感器或變送器；將測量所得信號通過變送器傳送到DCS控制系統(tǒng)。
[0021]4)煤耗計算器204
煤耗計算器204選用通用計算機；
煤耗計算公式是:
供電煤耗=_汽輪機熱耗率_
29.03X鍋爐效率X管道效率X (1-發(fā)電廠用電率)
(5)數(shù)據(jù)發(fā)布器205
數(shù)據(jù)發(fā)布器205采用通用計算機和打印機，打印報表對發(fā)電煤耗或供電煤耗、各項統(tǒng)計的小指標(平均值、偏差平均值等)和其它綜合型指標等進行發(fā)布。
[0022]二、方法
如圖3，本方法實現(xiàn)步驟如下:
①篩選中間變量301
根據(jù)以往運行數(shù)據(jù)，選取對煤耗影響大的小指標作為中間變量；
②確定和中間變量關系密切的可控因子302
確定對各個中間變量有哪些可控因子會對該中間變量產生影響；
③進行單因子試驗303
在操作控制平臺201對某一可控因子進行控制，使其在其變化范圍內進行變化，同時通過中間變量監(jiān)測器203監(jiān)測各個中間變量的變化值，將各個中間變量的變化值輸入煤耗計算器204計算此時的煤耗值；
④因子篩選304
根據(jù)步驟③的試驗結果，確定和某一中間變量關系較大的可控因子；
⑤建立單個可控因子和中間變量之間的關系305
根據(jù)單因子試驗結果，利用統(tǒng)計軟件統(tǒng)計出單個可控因子和中間變量之間的關系表達式，用于建立新型耗差分析系統(tǒng)，用于對運行操作考評；
⑥建立單個可控因子和煤耗之間的關系306
根據(jù)步驟⑤得出的單個可控因子和中間變量之間的關系，再加上已知的中間變量和煤耗之間的關系，建立單個可控因子和煤耗之間的關系，找到煤耗最小時的可控因子值；
⑦多因子試驗307
在操作控制平臺201上對多個可控因子進行控制，使其在單因子試驗中最優(yōu)可控因子值附近進行調節(jié)，同時通過中間變量監(jiān)測器203監(jiān)測各個中間變量的變化值，將各個中間變量的變化值輸入煤耗計算器204計算此時的煤耗值；
⑧確定最優(yōu)控制方式308
根據(jù)步驟⑦試驗結果確定煤耗最小時的可控因子組合，即運行人員最優(yōu)操作作為運行人員操作的指導。
[0023]三、具體試驗實例
如圖4，假如在小指標中確定了變化范圍大，且對煤耗影響大的指標為以下三項:主汽溫耗差405、再熱汽溫耗差406和主汽壓力耗差407 ;然后在可控因子中選出與這三項三級指標關系密切的可控因子:二次風量401、一次風壓力402、二次風配風方式403和SOFA風開度404。如果直接測量單個可控因子變化對煤耗的影響，則會由于單個可控因子對煤耗的影響很小，測量結果會被測量誤差影響，因此本發(fā)明首先單因子試驗的方式確定每一個可控因子的變化對中間變量的影響，例如二次風量401的變化分別會引起主汽溫變化405、再熱汽溫變化406和主汽壓力變化407，他們三者對變化量對煤耗的影響值分別為、和。因此可以得出二次風量401這個單因子對總的煤耗為。這樣，通過中間變量就建立了二次風量401這個可控因子和煤耗408之間的關系。同樣地，可以找到其他可控因子和煤耗之間的關系。進行單因子試驗后再進行多因子試驗，尋找總煤耗最低時的操作因子組合作為最優(yōu)運行工況，選取這個操作因子組合作為運行人員實際操作的指導依據(jù)。
【權利要求】
1.一種獲得最優(yōu)可控因子的試驗系統(tǒng)，包括發(fā)電機組(202)； 其特征在于: 設置有操作控制平臺〔200、中間變量監(jiān)測器(203^煤耗計算器(204)和數(shù)據(jù)發(fā)布器(205)； 其連接關系是:操作控制平臺〔200、發(fā)電機組(202^中間變量監(jiān)測器(203^煤耗計算器(204)和數(shù)據(jù)發(fā)布器(205)依次連接。
2.按權利要求1所述的一種獲得最優(yōu)可控因子的試驗系統(tǒng)的試驗方法，其特征在于包括下列步驟: ①篩選中間變量(301) 根據(jù)以往運行數(shù)據(jù)，選取對煤耗影響大的小指標作為中間變量； ②確定和中間變量關系密切的可控因子(302) 確定對各個中間變量有哪些可控因子會對該中間變量產生影響； ③進行單因子試驗(303) 在操作控制平臺(201)對某一可控因子進行控制，使其在其變化范圍內進行變化，同時通過中間變量監(jiān)測器(203)監(jiān)測各個中間變量的變化值，將各個中間變量的變化值輸入煤耗計算器(204)計算此時的煤耗值； ④因子篩選(304) 根據(jù)上一步的試驗結果，確定和某一中間變量關系較大的可控因子； ⑤建立單個可控因子和中間變量之間的關系(305) 根據(jù)單因子試驗結果，利用統(tǒng)計軟件統(tǒng)計出單個可控因子和中間變量之間的關系表達式； ⑥建立單個可控因子和煤耗之間的關系(306) 根據(jù)上一步得出的單個可控因子和中間變量之間的關系，再加上已知的中間變量和煤耗之間的關系，建立單個可控因子和煤耗之間的關系，找到煤耗最小時的可控因子值； ⑦多因子試驗(307) 在操作控制平臺上對多個可控因子進行控制，使其在單因子試驗中最優(yōu)可控因子值附近進行調節(jié)，同時通過中間變量監(jiān)測器(203)監(jiān)測各個中間變量的變化值，將各個中間變量的變化值輸入煤耗計算器(204)計算此時的煤耗值； ⑧確定最優(yōu)控制方式(308) 根據(jù)上一步試驗結果確定煤耗最小時的可控因子組合，即運行人員最優(yōu)操作，作為運行人員操作的指導。
【文檔編號】G06Q50/06GK104504614SQ201410778576
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權日:2014年12月16日
【發(fā)明者】羅家林, 袁俊, 王加林, 王志軍, 姚登鋒, 黎俊飛, 李鋒平 申請人:華潤電力湖北有限公司