機組運行優化指導系統及其設備的制作方法
【專利摘要】本發明所涉及的機組運行優化指導系統采用歷史尋優方法在歷史運行數據中按照預先設定的生產目標尋找出一系列的最優運行模板，實時監視機組的大量參數和關鍵性能指標，并與工況最接近的最優運行模板比較，系統篩選傳感器數據和性能，計算數據找出并重復最佳的運行操作方式，提供為滿足指定的運行目標的數據，運用在系統和設備的運行狀況監控中。本發明所涉及的機組運行優化指導系統裝置包括待監控檢測的設備、傳感器及傳感器上的信號輸出線、接口機、服務器；其中所述待監控檢測的設備上安裝至少一個傳感器；其中在所述在服務器中建立最優運行模板及輸出可以重復最優運行操作的參數，完成機組運行的優化指導。
【專利說明】機組運行優化指導系統及其設備
【技術領域】:
[0001]本發明涉及發電機組性能優化指導【技術領域】，特別是涉及采用歷史尋優方式提供機組性能優化指導的【技術領域】。
【背景技術】:
[0002]模式識別(PatternRecognit1n)是指對表征事物或現象的各種形式的(數值的、文字的和邏輯關系的)信息進行處理和分析，以對事物或現象進行描述、辨認、分類和解釋的過程，是信息科學和人工智能的重要組成部分。模式識別又常稱作模式分類，從處理問題的性質和解決問題的方法等角度，模式識別分為有監督的分類(SupervisedClassificat1n)和無監督的分類(Unsupervised Classificat1n)兩種。二者的主要差別在于，各實驗樣本所屬的類別是否預先已知。一般說來，有監督的分類需要提供大量已知類別的樣本。
[0003]應用計算機對一組事件或過程進行辨識和分類，所識別的事件或過程可以是文字、聲音、圖像等具體對象，也可以是狀態、程度等抽象對象。這些對象與數字形式的信息相區別，稱為模式信息。
[0004]模式識別所分類的類別數目由特定的識別問題所決定。有時，開始時無法得知實際的類別數，需要識別系統反復觀測被識別對象以后確定。
[0005]將模式識別系統應用在系統的運行過程的監控中，需要對系統中的設備或執行機構進行調整，以期能夠達到最佳或預期的運行目標。
[0006]目前國內發電廠大多在建廠時配置了實時數據庫，即提供大量已知類別的樣本；并且配置了性能計算和耗差分析模塊，即模式信息；進行了大量實時的性能計算和耗差分析。電力行業也出臺了 SIS標準(DLT924— 2005火力發電廠廠級監控信息系統技術條件)，對相關應用進行了規范。實時數據庫中存儲了系統和設備中大量傳感器的歷史數據和性能計算結果數據。
[0007]實際上，實時數據庫中的這些數據有些代表了系統的最優運行狀態，有些則代表了系統的較差運行狀態，因此傳感器數據和性能計算數據都無法得到充分地利用。
【發明內容】
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[0008]本發明所涉及的機組運行優化指導系統及其設備通過同一系統中傳感器的當前數據與歷史最優運行狀態數據進行對比，以查明當前運行狀態和歷史最優運行狀態的差別，對機組運行提供最優化方向指導。
[0009]為了提高發電機組性能，改善機組運行的經濟性，本發明所涉及的機組運行優化指導系統及其設備采用歷史尋優方法在歷史運行數據中按照預先設定的生產目標尋找出一系列的最優運行模板，實時監視機組的大量參數和關鍵性能指標，并與工況最接近的最優運行模板比較，提供為滿足指定的運行目標，相關參數需要保持在什么范圍內的指導，由本發明所涉及的機組運行優化指導系統篩選傳感器數據和性能，計算數據找出并重復最佳的運行操作方式，將實時數據庫中存儲的大量傳感器的歷史數據和性能計算結果使用在系統和設備的運行優化中。
[0010]本發明所涉及的機組運行優化指導系統的裝置包括待監控檢測的設備、傳感器及傳感器上的信號輸出線、接口機、服務器；其中所述待監控檢測的設備上安裝至少一個傳感器，所述傳感器上的信號輸出線與接口機連接；接口機與服務器連接；其中在所述在服務器中建立最優運行模板及輸出可以重復最優運行操作的參數，完成機組運行的優化指導。
[0011]本發明所涉及的機組運行優化指導系統工作的總體流程如圖1所示，步驟如下:
[0012]步驟一、101定義最優運行操作。最優運行操作可以是最佳性能、最大出力或者是最低排放，最佳運行操作通過傳感器點或計算點來定義。
[0013]步驟二、102在實時數據庫中建立最優運行模板。按照步驟一定義的最優運行操作從實時數據庫中尋找出最優運行模板；在尋找最優運行模板時，需要考慮最優運行操作及最優運行操作的持續時間和負荷的穩定性。最優運行模板查找完成后，將最優運行模板存儲為CSV文件，所述CSV文件存儲在服務器上，建立起系統的最優運行模板。
[0014]操作方法首先從機組運行的實時數據庫和性能計算結果中有條件地選取幾種類型的參數；其次設定運行目標，其流程如圖2所示:
[0015]1、201從機組運行的實時數據庫和性能計算結果中選取包括如下幾種類型的參數:
[0016]I)機組的運行工況參數、環境工況參數，包括機組負荷、環境溫度、凝汽器循環冷卻水溫度、以及動力種類等；
[0017]2)機組和主要設備的性能指標，包括機組發電效率、機組發電熱耗率、鍋爐效率、汽輪機循環效率和各氣缸效率等；
[0018]3)機組的在線損耗分析，包括主蒸汽溫度和壓力偏差引起的熱耗率變化、過量空氣系數變化引起的熱耗率變化、飛灰含碳量引起的熱耗率變化等；
[0019]4)機組的主要參數、關鍵設備運行參數和影響機組性能的可調整參數，如再熱蒸汽溫度、再熱蒸汽壓力、減溫水量、鍋爐的二次風量、燃盡風量等。
[0020]從實時數據庫中獲取選定參數的條件為建模前一段時間內、間隔為設定時間段內記錄的歷史數據202，即從實時數據庫中獲取最佳運行模板的條件為建模前一段時間內、符合預先設定的運行目標的歷史數據。最接近建模時間為一年或兩年以內，在該區間內選定的歷史數據，保證設備狀況與當前狀態接近，使得最優運行模板中的機組運行性能可以實現，且所建立的模板是可以達到的最優運行模板。
[0021]2、203設定運行目標，提取最優運行模板并導出到服務器上的CSV文件中203。最優運行模板的運行目標通常包括機組的運行性能較高，如一定負荷曲線內機組熱耗率應小于指定數值，排放數據達標:N0x〈600ppm、C0〈300ppm。
[0022]在提取最優運行模板時，歷史工況為連續穩定工況，一般要求機組至少連續2小時滿足設定運行目標，即歷史數據序列中至少要有連續8組滿足設定的運行目標。最終，最優運行模板應該覆蓋全年中各種運行工況和各種環境工況，在最優運行模板中給出各參數最小值、最大值和平均值，便于與實際運行參數比較。
[0023]步驟三、獲取模板中定義的傳感器的實時數據104和105。需要使用實時數據接口從實時數據庫中讀取模板中相應傳感器的實時數據，這些數據應能反應機組當前工況的性能指標和相關設備的運行狀態。
[0024]步驟四、根據當前工況在最優運行模板中找出最接近工況103。
[0025]步驟五、對比當前工況與模板中最接近工況的差異107。對當前工況和模板中最接近工況進行分組對比，并標記出有明顯差異的參數。
[0026]本發明所涉及的機組運行優化指導系統是從實時數據庫或DCS中讀取系統或設備相關傳感器及計算點的實時數據，再根據實時數據的環境條件和運行工況與設定目標，在最優運行模板庫中找出最合適的最優運行模板。
[0027]由于實時工況比最優運行模板差，對比實時工況與最優運行模板的各項性能指標的差距，找出造成這些差距的相關傳感器，以及這些傳感器的運行操作方式。通過在實時工況中采取接近最優運行模板的操作來使實時運行方式接近最優運行模板的運行方式，如圖
3、圖4所示:
[0028]1、數據接口讀取實時數據獲得實時平均值301
[0029]當確定機組處于穩定運行工況時，從實時數據庫中讀取機組相關運行參數和性能計算參數最近一段時間N分鐘內的數據，求平均值并存儲在數據庫中，作為實時運行工況數據。
[0030]由于過渡工況擾動因素過多，且無法對所有主要的擾動因素進行很好的評估，本發明所涉及的機組運行優化指導系統采用穩定工況的數據。
[0031]2、找出與當前工況最接近的最優運行模板302
[0032]I)使用預先選定的參數對模板進行初步過濾401，如負荷區間、排放指標、環境溫度區間等對最優運行模板進行初步過濾，將運行工況明顯與當前運行工況不一致或不符合運行目標的最優運行模板過濾出去。
[0033]2)設定運行參數的工況匹配權重402。權重定義為參數符合指定特性對于尋找最符合的最優運行模板的重要程度。權重的取值范圍為1-9之間的正整數。
[0034]為參數配置的權重分三種類型:一致性權重、低值優先權重、高值優先權重:
[0035]其中所述一致性權重即為參數的模板值與實時值的一致性對于尋找最符合的最優運行模板的重要程度。參數權重設置成一致性權重用于參數在最優運行模板中的數值與實時值越接近越符合要求的情況。
[0036]其中所述低值優先權重為參數的模板值大小，對于尋找最符合的最優運行模板的重要程度。參數權重設置成低值優先權重用于參數在最優運行模板中的數值越小越符合要求的情況。
[0037]其中所述高值優先權重即為參數的模板值大小，對于尋找最符合的最優運行模板的重要程度。參數權重設置成高值優先權重用于參數在最優運行模板中的數值越大越符合要求的情況。
[0038]例如尋找機組負荷(用字母P表示)和環境溫度(用字母T表示)與當前運行工況一致，并且熱耗率(用字母HR表示)最低的最優運行模板，那么，可以賦予機組負荷和環境溫度較高的一致性權重，并且賦予最優運行模板中熱耗率一定的低值優先權重。
[0039]3)按照對相關傳感器設定的權重計算各最優運行模板與當前工況之間的符合度值(用字母Ri表示)。符合度值的計算步驟如下:
[0040]設參數機組負荷，環境溫度，熱耗率的實際值分別為X，Y，Z，在模板i中的平均值分別Xi, Yi和Zi;參數X，Y，Z在模板中的最小值分別為Xmin，Ymin, Zmin，最大值分別為Xmax,Ymax, Zmax;為參數X設定的一致性權重Wx.，為參數Y設定的低值優先權重為WYmin，為參數Z設定的高值優先權重為Wzmax。
[0041]X參數在各個模板中的數值與實時值的絕對偏差AXi = I X1-X I，最大絕對偏差Δ Xmax = max ( Δ Xi)。最終模板i的X參數的符合度值Rxi計算如下:
【權利要求】
1.一種機組運行的優化指導系統，其特征包括以下步驟: 步驟一，定義最優運行操作； 步驟二，從實時數據庫中尋找最優運行模板； 步驟三，獲取模板中定義的傳感器的實時數據； 步驟四，在最優運行模板中找出最接近工況； 步驟五，對比當前工況與模板中最接近工況的差異； 步驟六，輸出重復最優運行操作的指導；所述指導的方式為將當前運行模板與最優運行模板對比的結果與已知的最佳操作進行關聯。
2.根據權利要求1所述的機組運行的優化指導系統，其特征在于:所述步驟二，從實時數據庫中尋找最優運行模板，包括:從機組運行的實時數據庫和性能計算結果中選取參數及設定運行目標。
3.根據權利要求2所述的機組運行的優化指導系統，其特征在于:所述從機組運行的實時數據庫和性能計算結果中選取的參數類型包括: 1)機組的運行工況參數、環境工況參數，包括機組負荷、環境溫度、凝汽器循環冷卻水溫度、以及動力種類； 2)機組和主要設備的性能指標，包括機組發電效率、機組發電熱耗率、鍋爐效率、汽輪機循環效率和各氣缸效率； 3)機組的在線損耗分析，包括主蒸汽溫度和壓力偏差引起的熱耗率變化、過量空氣系數變化引起的熱耗率變化、飛灰含碳量引起的熱耗率變化； 4)機組的主要參數、關鍵設備運行參數和影響機組性能的可調整參數，如再熱蒸汽溫度、再熱蒸汽壓力、減溫水量、鍋爐的二次風量、燃盡風量； 從實時數據庫中獲取最佳運行模板的條件為建模前一段時間內、符合預先設定的運行目標的歷史數據。
4.根據權利要求2所述的機組運行的優化指導系統，其特征在于:所述設定運行目標包括機組的運行性能，即一定負荷曲線內機組熱耗率應小于指定數值，排放數據為N0x〈600ppm、C0〈300ppm，歷史數據序列中至少要有連續2小時滿足設定的運行目標。
5.根據權利要求1所述的機組運行的優化指導系統，其特征在于:所述步驟五，對比當前工況與模板中最接近工況的差異的辦法包括: 1)讀取實時數據獲得實時平均值； 2)找出與當前工況最接近的最優運行模板； 3)對比并展示當前運行與最優運行模板的差距。
6.根據權利要求5所述的機組運行的優化指導系統，其特征在于:所述找出與當前工況最接近的最優運行模板的辦法包括: 1)使用預先選定的參數對模板進行初步過濾； 2)設定運行參數的工況匹配權重； 3)按照對相關傳感器設定的權重計算各最優運行模板與當前工況之間的符合度值； 4)挑選運行工況吻合度最好的最優運行模板作為當前工況的比較目標。
7.根據權利要求6所述的機組運行的優化指導系統，其特征在于:所述使用預先選定的參數對模板進行初步過濾，采用負荷區間、排放指標、環境溫度區間等對最優運行模板進行初步過濾。
8.根據權利要求6所述的機組運行的優化指導系統，其特征在于:所述設定運行參數的工況匹配權重，權重的取值范圍為1-9之間的正整數； 所述設定運行參數配置的權重分三種類型:一致性權重、低值優先權重、高值優先權重； 其中，所述一致性權重設置成一致性權重用于參數在最優運行模板中的數值與實時值越接近越符合要求的情況； 其中，所述低值優先權重設置成低值優先權重用于參數在最優運行模板中的數值越小越符合要求的情況； 其中，所述高值優先權重設置成高值優先權重用于參數在最優運行模板中的數值越大越符合要求的情況。
9.根據權利要求6所述的機組運行的優化指導系統，其特征在于:所述按照對相關傳感器設定的權重計算各最優運行模板與當前工況之間的符合度值，符合度值的計算步驟如下: 實際的參數值分別為Χ，y，ζ，在模板i中的平均值分別XyYi和Zi ;參數X，Y，Z在模板中的最小值分別為xmin，Ymin, Zmin，最大值分別為Xmax，Ymax, Zmax ;為參數X設定的一致性權重Wxcur,為參數Y設定的低值 優先權重為WYmin，為參數Z設定的高值優先權重為Wzmax ； X參數在各個模板中的數值與實時值的絕對偏差AXi=IX1-Xl,最大絕對偏差AXniax=Iiiax(AXi)； 最終模板i的X參數的符合度值Rxi計算如下:
10.根據權利要求1所述的機組運行的優化指導系統的裝置包括待監控檢測的設備、傳感器及傳感器上的信號輸出線、接口機、服務器；其中所述待監控檢測的設備上安裝至少一個傳感器，所述傳感器上的信號輸出線與接口機連接；接口機與服務器連接； 其特征在于:在所述的服務器中建立最優運行模板及輸出可以重復最優運行操作的參數
【文檔編號】G05B13/04GK104035331SQ201410011282
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年1月10日 優先權日:2014年1月10日
【發明者】羅林發, 陳言, 周偉寧 申請人:上海白丁電子科技有限公司