數(shù)字化發(fā)電廠的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

郭子玉

摘 要：電力是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要保證，隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)峻形勢(shì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化發(fā)電廠運(yùn)營(yíng)是構(gòu)建環(huán)保型發(fā)電企業(yè)管理的重要模式，本文通過數(shù)字化技術(shù)在發(fā)電企業(yè)中的應(yīng)用，從電廠信息化建設(shè)、電廠設(shè)備自動(dòng)化控制以及利用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行發(fā)電廠的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；發(fā)電廠；設(shè)計(jì)

數(shù)字化發(fā)電廠是在利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上將電廠的人力資源管理、設(shè)備以及發(fā)電技術(shù)等實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化。數(shù)字化發(fā)電廠能夠提高電廠的競(jìng)爭(zhēng)力，降低不必要的設(shè)備非停，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，降低污染物的排放。本文以某發(fā)電廠數(shù)字化設(shè)計(jì)為例，分析其數(shù)字化建設(shè)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

一、發(fā)電廠建設(shè)項(xiàng)目概述

該發(fā)電廠位于山東威海，是山東重要的電源點(diǎn)和煤炭集散站，計(jì)劃建設(shè)2×1000MW超臨界濕冷發(fā)電機(jī)組，采取自帶自然通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)供水系統(tǒng)，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫銷裝置等，設(shè)計(jì)供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗267g/km.h，廠用電率低于3%，耗水率不大于0.5，主要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)需要達(dá)到國(guó)家最優(yōu)指標(biāo)。

二、數(shù)字化電廠構(gòu)建設(shè)計(jì)

數(shù)字化電廠設(shè)計(jì)（見圖1）主要就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠運(yùn)行的自動(dòng)化控制，數(shù)字化電廠控制結(jié)構(gòu)主要包括：一現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備管理。電廠工程設(shè)計(jì)人員將采集的工程數(shù)據(jù)等信息以三維模型數(shù)據(jù)為中心實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)字化的關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩類。工程數(shù)據(jù)為靜態(tài)數(shù)據(jù)，而生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；二是DCS層。數(shù)字化電廠信息系統(tǒng)主要包括數(shù)字化移交系統(tǒng)、生產(chǎn)控制系統(tǒng)和安防系統(tǒng)等；三是SIS層。通過數(shù)字化信息的集成和互通，各用戶通過門戶系統(tǒng)，依據(jù)不同用戶不同權(quán)限的控制，實(shí)現(xiàn)電廠數(shù)字化生產(chǎn)、維護(hù)、決策等工作，其主要體現(xiàn)在： 生產(chǎn)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)（ 基建） 管理系統(tǒng)、ERP 管理系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)、可視化三維虛擬系統(tǒng)、數(shù)字化檔案系統(tǒng)、數(shù)字化巡檢系統(tǒng)等；四是MIS層，該階段主要是將收集的各種信息進(jìn)行高端化運(yùn)用；五是WEB層。根據(jù)收集的信息進(jìn)行決策以及通過信息分析進(jìn)行相應(yīng)的決策。

三、電廠數(shù)字化設(shè)計(jì)

（一）電氣控制系統(tǒng)。電廠運(yùn)營(yíng)涉及的環(huán)節(jié)比較多，其不僅需要在電廠運(yùn)營(yíng)的后期進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，而且還需要在規(guī)劃、初步設(shè)計(jì)以及電廠投入階段進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)。三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，它能使得電廠設(shè)計(jì)目標(biāo)更加動(dòng)態(tài)化、立體化以及形象化。它提供電廠全周期解決方案，因此三維技術(shù)是發(fā)電廠數(shù)字化建設(shè)的重要技術(shù)支持。根據(jù)數(shù)字化建設(shè)要求，本方案設(shè)計(jì)：實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)一體化，（1）上位機(jī)。上位機(jī)配置操作員站、工程師站、通信網(wǎng)關(guān)，并且根據(jù)配置不間斷電源；（2）對(duì)時(shí)系統(tǒng)，配置GPS對(duì)時(shí)接收裝置，對(duì)時(shí)節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展裝置；（3）采取合并單元的方法采集常規(guī)電流互感器、電壓互感器的測(cè)量數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息提供給電廠設(shè)備使用。

（二）機(jī)爐及其它輔助控制系統(tǒng)。全廠實(shí)現(xiàn)DCS一體化控制就是在全廠設(shè)置線程總線集中控制平臺(tái)，通過光纖通信技術(shù)將分散的電廠監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合，將全廠的監(jiān)控信息統(tǒng)一到監(jiān)控室信息平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠全過程監(jiān)控。集中控制室設(shè)在廠房1樓，監(jiān)控室設(shè)置人員操作臺(tái)、值班臺(tái)，同時(shí)為保證控制室資源配置的合理性，可以將火災(zāi)報(bào)警盤嵌入控制室的墻內(nèi)，在操作臺(tái)上設(shè)置獨(dú)立的DCS機(jī)組跳閘以防止在DCS發(fā)生故障時(shí)，保證設(shè)備的緊緊安全停運(yùn)。

（三） SIS仿真系統(tǒng)。SIS系統(tǒng)是由南京金思維信息技術(shù)有限公司提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，采集與存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)簽量供7萬多點(diǎn)，SIS與DCS之間配有計(jì)算機(jī)接口實(shí)現(xiàn)連接，SIS系統(tǒng)主要包括：PI系統(tǒng)、在線煤耗、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械診斷系統(tǒng)、性能計(jì)算與優(yōu)化系統(tǒng)、控制優(yōu)化系統(tǒng)。

結(jié)論：經(jīng)過對(duì)該發(fā)電廠的數(shù)字化改造，發(fā)電企業(yè)的綜合效能得到進(jìn)一步的提升，具體體現(xiàn)在：一是提升企業(yè)形象、提高管理水平。作為新型的發(fā)電廠，利用信息技術(shù)對(duì)電廠的運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供精確、及時(shí)、完整的了解，包括設(shè)備和系統(tǒng)的各種工藝屬性、幾何和布置屬性，以及其他有關(guān)設(shè)備運(yùn)行、維修和安全的信息，特別是地下隱蔽工程的查詢，更加直觀準(zhǔn)確。二是關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一且準(zhǔn)確。通過數(shù)字化電廠的管理平臺(tái)，有效統(tǒng)一各方管理標(biāo)準(zhǔn)，采用統(tǒng)一編碼，避免數(shù)據(jù)的冗余和不一致，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。三是提高了電廠員工的素質(zhì)。數(shù)字化新技術(shù)給發(fā)電廠運(yùn)行、檢修人員提了更高的要求。因此電廠員工為了適應(yīng)新的工作環(huán)境要求就會(huì)不斷的積極參加各種教育培訓(xùn)活動(dòng)或者通過自學(xué)等準(zhǔn)確掌握新設(shè)備的檢修和維護(hù)方法，以此提高自身的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 許思龍； 付奎； 劉祥玲，發(fā)電廠新型多防區(qū)數(shù)字安防系統(tǒng)[J]. 電力建設(shè) 2012年09期