燃煤電站磨煤機狀態(tài)監(jiān)測優(yōu)化軟件
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關(guān)鍵詞：燃煤電站；磨煤機；狀態(tài)監(jiān)測與優(yōu)化；軟件開發(fā)
隨著信息化、自動化技術(shù)在火電機組運行管理中的廣泛應(yīng)用，我國火電機組普遍建立了DCS、SIS等信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)了采集并存儲全廠實時運行數(shù)據(jù)的功能，為磨煤機的狀態(tài)監(jiān)測與優(yōu)化運行奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時在提升磨煤機的運行效率與管理水平方面發(fā)揮著巨大的作用。本文將基于以往研究內(nèi)容開發(fā)磨煤機狀態(tài)監(jiān)測與和優(yōu)化調(diào)度軟件，為現(xiàn)場優(yōu)化運行和檢修指導(dǎo)提供依據(jù)。
1系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)
1．1開發(fā)環(huán)境
本軟件平臺借助于電廠SIS系統(tǒng)和eDNA實時數(shù)據(jù)庫［1］儲存歷史運行數(shù)據(jù)，并利用SQLServer關(guān)系數(shù)據(jù)庫［2］儲存模型計算結(jié)果等信息。軟件平臺采用VisualStudio和Matlab［3］作為集成開發(fā)工具，基于．NET框架和B／S架構(gòu)進行開發(fā)，采用JavaScript、HTML、CSS等技術(shù)進行Web網(wǎng)頁前端開發(fā)，并通過Web頁面展示軟件平臺功能以及和用戶進行交互，實現(xiàn)軟件平臺可視化，采用C＃［4］和Matlab作為后端開發(fā)編程語言。
1．2軟件需求分析
本軟件平臺通過運行數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)分析、智能算法建模等技術(shù)手段，實現(xiàn)磨煤機狀態(tài)監(jiān)測與運行優(yōu)化，主要包括以下4個功能：1）通過建立的灰箱模型對煤粉水分以及磨煤機出口狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測，此外，結(jié)合統(tǒng)計方法對磨煤機典型故障進行預(yù)警；2）通過數(shù)據(jù)驅(qū)動方式建立磨煤機功耗特性模型，指導(dǎo)單臺磨運行優(yōu)化；3）建立負荷分配優(yōu)化模型，實現(xiàn)磨煤機出力優(yōu)化分配；4）建立磨煤機性能退化預(yù)測模型，為檢修提供參考依據(jù)。
1．3基本框架
磨煤機狀態(tài)監(jiān)測與優(yōu)化運行軟件架構(gòu)如圖1所示，軟件的系統(tǒng)架構(gòu)可以分為數(shù)據(jù)層、邏輯層和用戶層。（1）數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)層包括實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，實時數(shù)據(jù)庫存儲機組實時／歷史運行參數(shù)和機組實時性能計算指標(biāo)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲軟件所需的后臺配置表、測點位號信息表等。數(shù)據(jù)存儲前需要進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，保留符合給定條件的數(shù)據(jù)，剔除錯誤或者異常的數(shù)據(jù)。（2）邏輯層邏輯層為系統(tǒng)核心部分，主要包括磨煤機狀態(tài)監(jiān)測模塊、磨煤機功耗計算模塊、磨煤機優(yōu)化調(diào)度模塊以及性能退化預(yù)測模塊，磨煤機運行優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。但由于模型較多，計算過程較為復(fù)雜，采用Web在線計算效率較低，因此采用C＃語言開發(fā)了相應(yīng)的后臺計算程序，并將模型計算結(jié)果存儲在SQL數(shù)據(jù)庫中。（3）用戶層用戶界面模塊以Web頁面的形式展示模型計算結(jié)果，并接收用戶輸入數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與用戶間的人機交互，為磨煤機優(yōu)化運行結(jié)果提供可視化平臺，方便運行人員通過瀏覽器更直觀、有效地對磨煤機運行進行指導(dǎo)。
2軟件平臺功能
磨煤機狀態(tài)監(jiān)測與優(yōu)化運行軟件平臺用戶界面如圖2所示。其主要功能分為如下四個部分：
2．1磨煤機狀態(tài)監(jiān)測及預(yù)警功能
通過SIS系統(tǒng)獲取磨煤機歷史運行數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)預(yù)處理以及數(shù)據(jù)清洗等為建模做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作，建立一個四輸入四輸出的磨煤機灰箱模型，用來監(jiān)測磨煤機出口參數(shù)變化，此外，通過該模型模擬得出磨煤機典型故障數(shù)據(jù)，并結(jié)合統(tǒng)計理論建立磨煤機故障預(yù)警功能，該模型需要實時更新以適應(yīng)磨煤機特性變化。
2．2磨煤機功耗特性模型
建立一個六輸入一輸出的磨煤單耗特性模型，實時監(jiān)測磨煤單耗的變化趨勢。通過模型建立得到的磨煤單耗特性曲線更為接近磨煤機的實際運行狀況，進而可以通過合理地調(diào)配輸入?yún)?shù)，仿真優(yōu)化磨煤機運行，從而能夠降低磨煤單耗，該模型需要實時更新，此外該模型也為負荷分配優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
2．3磨煤機負荷分配模型
在磨煤單耗模型的基礎(chǔ)上進行負荷優(yōu)化分配，通過前文所建立的負荷分配模型結(jié)合磨煤單耗模型可以快速給出負荷分配優(yōu)化方案。
2．4磨煤機性能退化模型
首先通過數(shù)據(jù)預(yù)處理得出磨煤機大修時段，通過分時段多模型的方式建立多個電流模型，并給定典型工況下輸入，得到時序序列電流模型值，進而通過LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測磨煤機性能退化趨勢，為現(xiàn)場檢修工作提供合理的判斷依據(jù)。
3結(jié)束語
本文首先介紹了磨煤機狀態(tài)監(jiān)測與優(yōu)化運行軟件系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境、軟件框架及計算流程，然后借助軟件系統(tǒng)界面介紹了系統(tǒng)的主要功能。目前該軟件平臺已在現(xiàn)場投入實際應(yīng)用，軟件系統(tǒng)界面簡單、內(nèi)容直觀，可實現(xiàn)人機友好交互，方便快捷地為現(xiàn)場運行和檢修人員提供指導(dǎo)。
參考文獻
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［4］汪維華，汪維清，胡章平．C＃．NET程序設(shè)計實用教程［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2011
作者：張銘源 單位：西安電子科技大學(xué)