基于IMMS的SIS輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度

為了充分發(fā)揮基于一體化模型開發(fā)平臺(IMMS)的火力發(fā)電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng) (SIS)上層應(yīng)用功能，不僅要完成機(jī)組參數(shù)變量的計(jì)算，還需分析影響參數(shù)變量精度的因素。SIS輸出數(shù)據(jù)精度受制于DCS 數(shù)據(jù)源的測量和過程算法模型的計(jì)算，按照模型計(jì)算原理，綜合考慮數(shù)據(jù)測量、引用頻率等多種因素，對常規(guī)火電機(jī)組指標(biāo)值的精度進(jìn)行了等級劃分。

一、SIS開發(fā)原理

如圖1所示，基于IMMS的SIS開發(fā)采用模塊化方式，以數(shù)據(jù)庫為核心，由模型開發(fā)平臺、用戶端等組成。各機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通訊軟件輸入數(shù)據(jù)庫，借助IMMS，按照系統(tǒng)先分解后集成的方法，依據(jù)基本的能量和質(zhì)量守恒定律實(shí)現(xiàn)在線模塊化的模型開發(fā)、調(diào)試、運(yùn)行。過程模型以算法庫為基礎(chǔ)，調(diào)用算法庫中的算法模塊，按照系統(tǒng)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過各模塊輸入、輸出變量的連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。通過通訊軟件從數(shù)據(jù)庫中讀取模型計(jì)算所需數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果又由通訊軟件存入數(shù)據(jù)庫。功能模型需要的部分設(shè)備、燃料等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，可由用戶端錄入數(shù)據(jù)庫。

SIS功能模型計(jì)算所需的過程參數(shù)主要來自DCS, DCS數(shù)據(jù)的精度將直接影響模型的計(jì)算結(jié)果。

二、數(shù)據(jù)源精度

發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，運(yùn)行中其熱力系統(tǒng)溫度、壓力、流量等部分測量參數(shù)波動較大。如果采集數(shù)據(jù)達(dá)不到SIS的精度要求，其性能計(jì)算、機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視等功能就不能達(dá)到預(yù)期效果。

對采集數(shù)據(jù)的精度，硬件上需要提高測量技術(shù)，而測量技術(shù)的提高在一定程度上受限于測點(diǎn)的特性;軟件上需對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，即首先對顯著誤差進(jìn)行檢測和識別，其次對過程測量數(shù)據(jù)在冗余檢驗(yàn)、剔除隨機(jī)誤差的基礎(chǔ)上對重要參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)檢驗(yàn)以及采用各種有效的數(shù)據(jù)校正預(yù)處理方法等。

發(fā)電機(jī)組測量參數(shù)主要有溫度、壓力、給水流量、蒸汽流量、送風(fēng)量和電信號等幾類。其中溫度、壓力的測量準(zhǔn)確度較高，但作為重要運(yùn)行參數(shù)的給水流量、蒸汽流量及送風(fēng)量的測量精度有待進(jìn)一步提高。

三、數(shù)學(xué)模型選取

SIS上層功能的實(shí)現(xiàn)除依賴于高精度的原始數(shù)據(jù)庫外，還需要過程數(shù)學(xué)模型的支持。為了使整體建模和求解不至于太復(fù)雜，具有一定的可行性，通常對機(jī)組熱力系統(tǒng)進(jìn)行簡化分析。如：為了能夠有效分析鍋爐動態(tài)特性，將蒸發(fā)系統(tǒng)、除氧器和表面式加熱器中的溫度、壓力等作為集中參數(shù)處理，忽略參數(shù)與空間的變化關(guān)系;為了方便計(jì)算燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率模型，忽略金屬管道的蓄熱和蓄質(zhì);余熱鍋爐系統(tǒng)為非線性，但在動態(tài)研究中常采用某穩(wěn)定狀態(tài)下的小偏差線性化方法。

四、輸出結(jié)果精度分類

大致可將輸出數(shù)據(jù)分為基本測量參數(shù)、性能指標(biāo)值和耗差分析值3類。基本測量參數(shù)可通過精密的測量設(shè)備直接獲得，精度直接受制于測點(diǎn)布置、測量方法和測量技術(shù);性能指標(biāo)值通過軟測量獲得，為中間過程量，一次計(jì)算即可形成;耗差分析值基于原有的性能指標(biāo)值，考慮機(jī)組的工況變化，經(jīng)多次計(jì)算求得。

影響數(shù)據(jù)精度的根本要素是基本參數(shù)的測量技術(shù)。因此，首先根據(jù)不同測點(diǎn)的特性，對主要一類參數(shù)進(jìn)行簡單的精度等級劃分(表1) ，然后根據(jù)指標(biāo)算法模型，對測得的一類參數(shù)進(jìn)行精度分析。與電信號相關(guān)的精度最高，涉及溫度、壓力及成分分析變量的精度次之，與工質(zhì)流量相關(guān)的精度最低(表2、表3)。耗差分析主要有熱偏差法、常規(guī)熱力學(xué)分析和等效燴降法。鍋爐側(cè)主要運(yùn)行參數(shù)(排煙溫度、排煙含氧量、飛灰含碳量等)變化對煤耗的影響采用熱偏差法進(jìn)行分析;對于初參數(shù)包括主蒸汽溫度和壓力、過熱蒸汽溫度等的變化主要?dú)w結(jié)為汽輪機(jī)缸效率變化對煤耗的影響，采用常規(guī)熱力學(xué)法進(jìn)行分析;非汽輪機(jī)側(cè)參數(shù)(過熱器、再熱器減溫水流量、加熱器的端差、軸封漏汽等)變化對煤耗的影響采用等效恰降法進(jìn)行分析。應(yīng)用常規(guī)熱力學(xué)法分析主蒸汽溫度和壓力變化引起的耗差時，忽略了汽輪機(jī)中、低壓缸做功的變化，只考慮對高壓缸理想比燴降的影響，準(zhǔn)確度較低。

另外，不同參數(shù)在機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化中因重要性不同，精度要求也不一致，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理分配資源，有針對性地增加或校核相關(guān)測點(diǎn)。

五、結(jié)論

(1) SIS功能模型的計(jì)算精度主要受DCS采集數(shù)據(jù)和算法模型的影響。為提高輸出數(shù)據(jù)精度，需要合理的冗余測點(diǎn)布置、精密的測量技術(shù)和實(shí)時數(shù)據(jù)預(yù)處理等。

(2) 影響數(shù)據(jù)精度的根本因素是測量技術(shù)。對不同類型數(shù)據(jù)源的精確度進(jìn)行分類，按照數(shù)據(jù)的獲得方式和引用頻率，對機(jī)組的主要性能和耗差的可信度進(jìn)行等級劃分。

(3) 機(jī)組運(yùn)行工況不同，其參數(shù)的精度分類也不同，因此仍需分析測量特性和算法原理，進(jìn)一步探討SIS輸出數(shù)據(jù)的精度。