新華公司大型火電機組性能分析系統XPAS

　　一、引言
　　
　　目前國內大型火電廠和機組基本實現了控制系統的DCS化，一股“DCS”的浪潮正在席卷各種類型的電廠和機組。在電廠和機組計算機控制的基礎上，越來越多的電廠開始重視運行經濟性問題，優化運行逐步成為電廠運行管理的一項重要內容。
　　
　　性能計算是DCS系統的一個重要功能，但是傳統的性能計算功能主要是為生產管理服務的，對計算的實時性要求不高（通常是十分鐘或更長時間計算一次），而且除了性能計算功能之外，沒有性能分析和運行指導功能。顯然這樣的性能計算功能對優化運行的指導作用是非常有限的。
　　
　　隨著計算機技術的迅速發展，以新型DCS系統平臺（如新華公司的XDPS-400系統）為基礎，*可以實現性能計算以及更復雜的分析和計算功能的實時在線計算。以實時在線性能計算功能為基礎開發出的性能分析系統，與DCS系統結合在一起，將能夠更充分的發揮DCS系統的潛力，使DCS系統發揮優化運行的作用。
　　
　　新華公司“大型火電機組性能分析系統”XPAS是新華公司在XDPS系統基礎上開發的面向運行的軟件系統。該系統提供了性能計算、能損分析、故障診斷和運行指導三種分析和診斷功能，是電廠輔助優化運行和優化管理的有效工具。
　　
　　二、XPAS的性能計算功能。
　　
　　DCS系統配置XPAS的性能計算軟件后，能提供機組及主要輔機的性能值和機組性能的長期變化趨勢。利用此功能，運行人員和管理人員將能夠知道機組當前運行的性能指標；通過DCS的報表功能和歷史記錄功能，管理人員能夠知道各個運行班組的平均運行性能指標和機組性能的長期變化趨勢，為運行考核和設備維修提供依據。性能計算功能提供了許多不能直接測量的機組和主要設備的性能指標：
　　
　　1.機組性能如機組熱耗率、汽耗率、循環熱效率、廠用電率、發電煤耗、供電煤耗等。
　　
　　2.鍋爐性能如燃燒效率、排煙熱損失和其他各項燃燒損失等。
　　
　　3.空預器性能如空預器漏風率、煙氣側效率、空氣側效率等。
　　
　　4.汽輪機性能如汽缸進汽流量、排汽流量、效率、輸出內功、低壓缸排汽干度、低壓缸排汽焓等。
　　
　　5.小機和給水泵性能如小機效率、給水泵效率、給水泵給水焓升等。
　　
　　6.加熱器性能如進汽流量、端差、抽汽管道壓損、給水焓升等。
　　
　　7.除氧器性能如進汽流量、抽汽管道壓損、過冷度等。
　　
　　8.凝汽器性能如過冷度、傳熱端差、循環水溫升、傳熱系數、清潔度系數、循環水流量（熱平衡法計算）等。
　　
　　三、XPAS的能損分析功能
　　
　　XPAS的性能計算功能提供了機組的當前性能值，但是運行和管理人員并不能知道在滿足機組當前發電量指標前提下的可能*性能指標，也不知道各參數偏差對于性能指標偏差（*性能指標與當前性能指標之差）的貢獻量（稱為能損），優化運行和安排檢修仍然無從下手。能損分析功能試圖解決這個問題，它是為優化運行和優化設備檢修而開發的軟件。首先，性能分析系統的能損分析模塊計算出當前機組的標準工況（此工況為與當前機組總給水流量相同情況下機組可能的*性能工況）；然后將機組的當前運行工況與這個標準工況相比較，利用等效焓降理論計算出具體參數偏差對于性能指標偏差的貢獻（參數偏差引起的能損），這樣運行人員可以有針對性的進行運行調整，管理人員可以有針對性的安排檢修，達到優化運行和優化設備檢修的目的。
　　
　　能損分析項目有以下內容：
　　
　　1.主蒸汽壓力偏差引起的能損；
　　
　　2.主蒸汽溫度偏差引起的能損；
　　
　　3.再熱蒸汽溫度偏差引起的能損；
　　
　　4.過熱器噴水減溫引起的能損；
　　
　　5.再熱器噴水減溫引起的能損；
　　
　　6.加熱器端差增大引起的能損（各個加熱器）；
　　
　　7.管道散熱增大引起的能損（各個抽汽管道、主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、主給水管道）；
　　
　　8.管道壓損增大引起的能損（各個抽汽管道、主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、主給水管道）；；
　　
　　9.凝汽器真空降低引起的能損；
　　
　　10.凝汽器過冷度增大引起的能損；
　　
　　四、XPAS的故障診斷和運行指導功能
　　
　　XPAS的能損分析模塊能夠實時定量算出各種參數偏差引起的能損，但是能損的產生可能是由于運行的原因所引起，也可能是由于設備的原因所引起。當機組運行時，參數的變化可能是某種事故的先兆。如何區分是運行原因引起的能損還是由于設備原因引起的能損？如何通過運行調整減小能損？設備引起能損的可能原因是什么？參數變化可能是哪種事故的先兆？定位故障后應采取什么處理措施？本模塊試圖回答這些問題。本模塊包含以下內容：
　　
　　1.運行指導和設備狀況診斷指導。給出參數偏差引起能損增加的可能原因和解決方案。
　　
　　2.故障預報、故障診斷和故障處理指導。參數變化所表征的設備故障，有經驗的運行人員可能較早發現。但由于機組運行時需要監測的參數很多，或由于運行人員的疏忽，都有可能不能及早發現故障。利用計算機軟件輔助故障預報和故障診斷是解決這個問題的有力工具。計算機軟件還能夠提出故障處理的指導性意見，起到“運行專家”的作用，減輕真正運行專家的勞動強度，這更是一般人力所不及的。
　　
　　本模塊利用專家系統原理，吸收了許多電廠運行專家的知識。為使得軟件更為“人性化”、更為切合具體機組的實際，可以將具體機組的爐、機、電運行規程的相關內容都做進軟件中，并按照具體電廠專家的意見設計人機界面。
　　
　　五、XPAS系統的優點和與MIS系統的區別
　　
　　1.XPAS系統是面向運行的軟件系統，與MIS系統面向管理的開發取向不同；
　　
　　2.XPAS系統是在新華公司XDPS系統基礎上開發的軟件系統，其分析和計算結果可在所有DCS操作員站上調閱，直接起到指導運行的作用；MIS系統只能從DCS系統獲取數據，不能直接指導運行。
　　
　　3.XPAS系統秉承了新華公司XDPS系統軟件的全部優點（實時性、靈活性、易學習性、自主知識產權），適用于新華公司XDPS的DCS系統，也可適應其他的DCS系統。
　　
　　五.運行硬件環境
　　
　　1.完整軟件系統的運行需在DCS系統網絡中增加一個性能計算站，如圖1所示。性能計算站的配置同歷史站。

　　
　　2.單獨的性能計算功能軟件也可利用DCS系統的工程師站運行。
　　
　　注：XPAS為英文XINHUAPERFORMANCEANASYSISSYSTEM的縮寫