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大數(shù)據(jù)技術(shù)在火力發(fā)電廠遠程診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

2016-11-06 14:09:07 大云網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
引言為響應(yīng)國家節(jié)能減排政策,促進火力發(fā)電機組以更高效、節(jié)能、環(huán)保的方式運行,通過遠程診斷系統(tǒng),對提高火力發(fā)電機組運行的安全性及經(jīng)濟性、火電廠信息管理水平和機組性能和效率計算的準確性、機組部分異常問
引言
 
為響應(yīng)國家節(jié)能減排政策,促進火力發(fā)電機組以更高效、節(jié)能、環(huán)保的方式運行,通過遠程診斷系統(tǒng),對提高火力發(fā)電機組運行的安全性及經(jīng)濟性、火電廠信息管理水平和機組性能和效率計算的準確性、機組部分異常問題的應(yīng)對能力、機組效率和異常狀態(tài)監(jiān)測等方面具有一定的指導(dǎo)意義。
 
基于大數(shù)據(jù)的遠程診斷系統(tǒng)具有以下個特點:
①系統(tǒng)基于實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)電廠測數(shù)據(jù)的大規(guī)模遠程傳輸,保證傳輸過程中數(shù)據(jù)安全與完整,滿足相關(guān)規(guī)定; 
② 基于電廠側(cè)實時與歷史數(shù)據(jù)的存儲,結(jié)合數(shù)學物理模型、現(xiàn)場實際及運行情況、專家經(jīng)驗知識,建立并不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)、診斷分析模塊,可在實際使用對電廠運行提供具有指導(dǎo)意義的分析。
 
基于大數(shù)據(jù)的遠程診斷系統(tǒng)具有以下兩個個特點:
1.系統(tǒng)基于實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)電廠側(cè)數(shù)據(jù)的大規(guī)模遠程傳輸,保證傳輸過程中數(shù)據(jù)安全與完整,滿足相關(guān)規(guī)定;
 
2.基于電廠側(cè)實時與歷史數(shù)據(jù)的存儲,結(jié)合數(shù)學物理模型、現(xiàn)場實際及運行情況、專家經(jīng)驗知識,建立并不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)、診斷分析模塊,可在實際使用對電廠運行提供具有指導(dǎo)意義的分析。
 
大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源
 
 基于大數(shù)據(jù)的火電廠遠程診斷系統(tǒng),依賴大量生產(chǎn)實時數(shù)據(jù),通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸,火電廠遠程診斷運維系統(tǒng)利用實時數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析算法、傳統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)等,建立遠程診斷運維平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集與存儲、遠程傳輸、實時在線監(jiān)測機組運行狀態(tài),數(shù)據(jù)、診斷分析。
 
根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)的要求,遠程診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)取自火電廠的SIS系統(tǒng),SIS系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)具有周期短,數(shù)據(jù)量大等特點,SIS系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)庫有兩種:第一種是PI數(shù)據(jù)庫;第二種是eDNA數(shù)據(jù)庫,無論是哪種數(shù)據(jù)庫,都有其基本的數(shù)據(jù)類型和標準格式,易于從中挖掘其數(shù)據(jù)價值,火電廠SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的規(guī)模決定了數(shù)據(jù)挖掘的價值,大數(shù)據(jù)的技術(shù)是伴隨著數(shù)據(jù)急速膨脹而發(fā)展起來,海量數(shù)據(jù)中挖掘其價值,從而實現(xiàn)遠程診斷技術(shù)的突破,在未來的數(shù)據(jù)時代必將舉足輕重。
數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/div>
 
基于大數(shù)據(jù)的火電廠遠程診斷系統(tǒng)離不開數(shù)據(jù)傳輸,整個系統(tǒng)設(shè)備的接入需要符合網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)保密性的要求。從數(shù)據(jù)傳輸方式方面來看,工控機將數(shù)據(jù)從電廠數(shù)據(jù)庫采集出來,寫入電廠側(cè)的備份數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,再由電廠側(cè)備份服務(wù)器同步至廠家側(cè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,分析時由分析服務(wù)器從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)進行分析。
 
系統(tǒng)僅從電廠SIS讀取數(shù)據(jù),沒有寫數(shù)據(jù)功能,完全保證了電廠DCS/SIS的數(shù)據(jù)安全。遠程診斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓補示意圖如下:
 
 
 
為確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕仨氉⒁庖韵聨c:
① 整個數(shù)據(jù)通信的各項技術(shù)接口和終端通信的技術(shù)標準、電氣特性和通信方式等不能影響公網(wǎng)的安全,終端必須安裝防病毒軟件、對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)置通信規(guī)則。按照新的國資委14號令《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護規(guī)定》的“網(wǎng)絡(luò)專用、縱向加密”相關(guān)要求,在數(shù)據(jù)通道兩端配置縱向加密裝置。
 
② 整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸依賴互聯(lián)網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng)進出口端必須有相應(yīng)的安全防護設(shè)備,如加裝防火墻、隔離網(wǎng)閘等。數(shù)據(jù)經(jīng)過安全防護設(shè)備的傳輸,實現(xiàn)應(yīng)用分析模塊對數(shù)據(jù)的加工,大大的提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/div>
 
③ 采用點對點VPN技術(shù)來保證數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性。須在兩側(cè)各放置一臺VPN設(shè)備,兩臺VPN設(shè)備采用點對點VPN鏈路方式,火電廠機組的實時數(shù)據(jù)將通過這條點對點VPN鏈路傳輸。
 
 
遠程診斷系統(tǒng)在火電廠的發(fā)展趨勢
 
遠程診斷技術(shù)經(jīng)歷了離線監(jiān)測與人工診斷、以多用戶聯(lián)機集中式控制為特征的單機監(jiān)控與診斷、以局域網(wǎng)離散化控制為特征的單機監(jiān)控與診斷、基于Internet的遠程狀態(tài)監(jiān)測診斷結(jié)合專家經(jīng)驗知識幾個發(fā)展階段,是將傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷技術(shù)、現(xiàn)場運行維護經(jīng)驗、設(shè)備專家經(jīng)驗知識與計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合。傳統(tǒng)的監(jiān)測診斷理論日趨成熟,進入21世紀以來飛速發(fā)展的計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供了完備的硬件設(shè)施和技術(shù)支持。
 
20世紀六七十年代設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)應(yīng)運而生,并受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。用計算機對大型機組進行在線狀態(tài)監(jiān)測能夠大規(guī)模的儲存歷史及實時機組運行數(shù)據(jù)及相關(guān)信息資料,及時地了解機組的運行參數(shù)、當前工作狀態(tài),報警監(jiān)測和事故追憶能夠高速瞬時保存大量異常信息,便于進行事故分析與研究。采用模糊數(shù)學和灰色理論等進行故障診斷,對監(jiān)測過程中保存的信息分析計算,從而判斷機組是否運行正常或高效。
 
若存在異常或者故障,則指出相應(yīng)類別、程度、部位及發(fā)展趨勢,從而合理的給出機組使用壽命的估計、檢修及維修時間的調(diào)整、設(shè)備設(shè)計制造的改進和最佳運行參數(shù)設(shè)定,對降低設(shè)備維護費用,提高機組運行效率,具有十分重大而深遠的意義。
遠程診斷系統(tǒng)在火電廠的實踐
 
基于大數(shù)據(jù)的遠程診斷系統(tǒng)通過對電廠實時和歷史運行數(shù)據(jù)進行分析,包括熱工理論等在內(nèi)的電站裝備設(shè)計技術(shù)結(jié)合一定的數(shù)學分析方法建立數(shù)據(jù)分析模型,在運行數(shù)據(jù)積累和現(xiàn)場運行實際的基礎(chǔ)上,調(diào)整和完善分析模型,形成對設(shè)備故障異常診斷的模塊,實時監(jiān)測電廠機組狀態(tài),并通過結(jié)合現(xiàn)場運維實際和專家診斷經(jīng)驗,在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時給出相應(yīng)的運維分析結(jié)果、建議和指導(dǎo)意見。根據(jù)電廠機組設(shè)備長期運行狀態(tài),系統(tǒng)會同時分別針對鍋爐、汽輪機、發(fā)電機和主要輔機開展診斷分析功能模塊的研究。
 
案例:通過組態(tài)圖觀察歷史數(shù)據(jù),針對主汽和再熱汽溫超+5℃進行分析。如圖1、2所示:在運行安全診斷系統(tǒng)中,發(fā)現(xiàn)主汽和再熱汽溫有大量超+5℃的預(yù)警,具有以下特點:
 
a.高溫再熱器主要為A側(cè)超溫。
b.持續(xù)時間不等,以5-10分鐘居多。
針對此問題,對可能引起此類現(xiàn)象的相關(guān)參數(shù)進行歸類整理、作圖表分析(詳見圖3、4)。
 
根據(jù)圖表所示,超溫運行時具備以下條件:
a.機組穩(wěn)定負荷400MW-420MW、以及部分升降負荷時;
b.水煤比小于8.5時,容易出現(xiàn)超溫運行情況;
 
 
圖1:主汽和再熱汽溫預(yù)警
 
 
圖2:上下限監(jiān)視圖
 
 
 
圖3:汽溫與負荷的關(guān)系
 
圖4:汽溫與水煤比的關(guān)系
 
原因分析:水煤比的波動范圍較大,跟蹤不夠及時,對擾動的反應(yīng)有所滯后。當水煤比低于8.5時,汽溫容易超溫。
 
運行建議: a.優(yōu)化水煤比熱工設(shè)定; b.降低運行時主汽、再熱汽溫設(shè)定值。主汽、再熱汽溫鍋爐廠設(shè)定運行波動范圍為正5℃負10℃,本身離汽溫報警與壁溫報警有很遠的距離,如此設(shè)定的目的是出于汽機安全運行的要求(汽機要求運行溫度正常運行時,高壓缸進口汽溫不超過額定值8℃)。
 
結(jié)語
 
綜上所述,基于大數(shù)據(jù)的遠程診斷系統(tǒng)是傳統(tǒng)工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的一次嘗試,它形成了現(xiàn)代化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),通過對火電廠設(shè)備系統(tǒng)采集所有實時數(shù)據(jù),建立長期存儲實時歷史數(shù)據(jù)庫,并以此為基礎(chǔ),對所有數(shù)據(jù)進行處理,再結(jié)合主機設(shè)備廠商的經(jīng)驗知識與技術(shù)支持,實現(xiàn)對三大主機的故障診斷、主要設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和計算分析、優(yōu)化控制等功能,為電廠節(jié)能減排提供依據(jù),實現(xiàn)延長設(shè)備使用壽命,減少重大事故的發(fā)生,確保機組安全、高效運行,最終獲取最大的經(jīng)濟效益。
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責任編輯:大云網(wǎng)

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