足球比分直播

基于OPC技术的火电厂经济性在线监测系统的分析.pdf

返回
基于OPC技术的火电厂经济性在线监测系统的分析.pdf_第1页
第1页 / 共67页
基于OPC技术的火电厂经济性在线监测系统的分析.pdf_第2页
第2页 / 共67页
基于OPC技术的火电厂经济性在线监测系统的分析.pdf_第3页
第3页 / 共67页
基于OPC技术的火电厂经济性在线监测系统的分析.pdf_第4页
第4页 / 共67页
基于OPC技术的火电厂经济性在线监测系统的分析.pdf_第5页
第5页 / 共67页
点击查看更多>>
资源描述:
华北电力大学工程硕士学位论文爿, 应用基灰分 %arh 再热蒸汽在主汽中分额%B 锅炉燃料消耗量 kg/sC, 应用基碳 %C。 飞灰含碳量 %C,, 炉渣含碳量 %c 比热 k』丽CO’ 炉膛出口CO’ %CO” 排烟CO” %皿 锅炉额定负荷t/hDd流量t/hd。 空气的绝对湿度 g/kgdet s 单位质景工质炉里的熵变化kJ/kg·Kdhd 低压缸实际焓降 kJ/kgd 汽轮机汽耗 kg/kWhetah 高压缸相对内效率 %etarm中压缸相对内效率 %etari 汽轮机相对内效率 %etart 汽轮机绝对内效率 %日, 应用基氢 %h 焓 kJ/kgK。 应用基碳硫组合 %m 标准发电煤耗 g/WⅣ, 应用基氮 %Ⅳ 排烟N, %Ⅳ 炉膛出口N %D, 应用基氧 %o 炉膛出口0 %0 排烟0 %主要符号表lIP 压力 bar锅炉MPa汽机P。 电功率 MW鲱 低位发热量 kJ/kgQ罗 干烟气带走的热量 kJ/kgQf20烟气中水蒸气带热 kJ/kgQ, 输入热量 kJ/kg日罗 千烟气热损失 %口,,o水蒸气热损失 %q, 排烟热损失 %g, 化学未完全燃烧热损失%q; 额定负荷散热损失 %玎; 散热损失 %吼 灰渣物理热损失 %∑q 锅炉总的热损失 %q. 汽轮机热耗 kJ/kWhR硝 炉膛出口RO %RO; 排烟R6吁 %s 熵 kJ/kg·KS, 应用基硫 %r 温度 ℃,。 灰渣温度 ℃矿, 应用基挥发分 %V。 应用基理论空气量Nm3kg。o 实际干烟气量 詈%,。烟气中的水蒸气量掣生Kg∥, 应用基全水分 %a。, 炉膛出口处过量空气系数华北电力大学工程硕士学位论文排烟处过量空气系数省煤器斗灰分额 %空气预热器斗灰分额 %飞灰分额 %炉渣分额 %锅炉热效率 %全厂循环热效率 %燃料特性系数燃料的气化系数饱和蒸汽汽包相关飞灰相关汽机给水相关过热蒸汽相关给水相关高压缸排汽相关高压缸排汽理想相关V锅炉内平均相关灰渣相关干烟气相关汽机主蒸汽相关排烟相关日,D定压相关干烟气定压相关汽机再热蒸汽相关送风相关再热蒸汽出口相关再热蒸汽入口相关再热蒸汽相关再热蒸汽减温水相关再热蒸汽减温水相关中压缸理想排汽相关中压缸排汽相关加拓moⅣ∥删抽妒i硐,田田习舢孕%‰%%吼印仉卢既均竹加∞p口鲫华北电力大学工程硕上专业学位论文声 明本人郑重声明此处所提交的工程硕士专业学位论文基于OPC技术的火电厂经济性在线监测系统的研究,是本人在华北电力大学攻读工程硕士专业学位期间,在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名毒阻日期≥一6·s·|乏关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定,即①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;③学校可允许学位论文被查阅或借阅;④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文;⑤同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。涉密的学位论文在解密后遵守此规定作者签名坦 导师签名日期趔』孑·,己日期幺二./L 、Z犯华北电力大学工程硕士学位论文1.1课题背景第1章 绪论随着我国加入WTO,降低企业的运行成本是我们面对的一项重要的任务。电力系统也在通过“竞价上网”等手段调节电力市场。目前电力的主要来源有以下几种形式火力发电、水力发电、核能发电及部分地区的风力发电等,在我国电力能源的获得主要以火力发电为主。对于火力发电厂如何节能降耗,如何保证机组运行在最佳状态下,如何合理及时的检修机组,进一步优化机组运行参数,实现在线控制机组运行成本,提高竟价能力,以应对电力市场的激烈竞争,成为许多火力发电厂直面的问题。计算机技术、测量技术以及网络技术的普遍应用使更多的电厂对机组投入了分散式的计算机控制系统,从而有越来越多的电J一建成了内部的局域网Intranet,通过专用设备和电力系统内的其他部门相连,相互间的信息沟通已经成为现实。然而,在电力行业的生产和管理中,如何应用计算机技术高效地指导生产运行,使电厂的运行管理能够上一个新台阶,是摆在每一个电力技术人员和科研工作者前的重要课题。目前,我们必须解决的问题是如何迅速、准确了解机组的运行效率,及时调整机组运行状态,为其检修提供可靠的保证,同时使各级管理人员及时了解现场的运行状况。我们通过对机组经济性计算方法的研究,寻找到了一种适合火力发电厂的锅炉效率相关的参数及汽轮机效率相关的参数的计算方法,并通过编程,开发了一种新型的、综合的动态运行管理和专家状态监测系统,以软件形式将众多和火电机组经济性紧密相关的测量参数及锅炉、汽轮机效率等计算参数,提供给电厂管理人员和运行人员,从而能够准确及时地反映机组的运行状况,为状态检修提供可靠的数据。该性能优化运行系统是作为电厂实时计算发电成本的基础软件,其目的是为了科学的管理发电过程,降低发电的可变成本,为区域电力市场的“竞价上网”做好准备。该系统以单元机组为对象,通过对发电机组设计数据、设备状况及运行参数的分析,找出机组在实际运行工况下的运行优化曲线,使机组在各种工况下保持最优,实现了机组的经济运行,同时可以成功的实现机组实时成本计算。该方法已在某电厂两台330Mw汽轮发电机组上实现,并取得了良好的效果。1.1.1 经济-性监测的研究在电力系统,随着火电机组不断地向高参数,大容量方向发展,在线监测手段l华北电力大学工程硕士学位论文己成为现代先进火电机组发展的必需。运行的经济性已作为火电厂的重要经济指标之一,得到了火电厂的普遍重视。在线监测技术的发展离不开监测手段和计算机技术的提高。随着监测手段及计算技术的发展,使得过去的一些不可监测及不可控制的参数变得可监测可控制,从而为运行人员发现问题并及时解决问题提供了可能。国内外对经济性在线监测方法进行了广泛的研究。在国外,美国在电站热效率监控方面成绩斐然。文献【1_4】中对美国的燃煤电站热效率的技术进行了横向与纵向的比较,指出了各种方法的优缺点。日本在该方向上也进行了许多研究。日本锅炉协会曾在九十年代初期就“有关锅炉操作当前存在的问题及防范措施”进行了多方面的研究。其中对电站热效率给予了充分的重视,并给出了许多好的建议15j。德国16j在这方面也进行了研究。在国内,有许多专家和学者对火力发电厂机组经济性的监测进行了广泛的研究[7-15J。但这些软件要么只能在DCS系统上运行,或只能在专有的工控机上运行,且可观测人数少,不能充分利用企业现有的网络硬件,造成了资源的浪费。另外由于标准的不同,国外的性能计算方法不能直接应用于国内的发电公司。这些研究也较分散,有的对锅炉的效率进行了大量的研究和开发应用工作,有的对汽轮机效率进行了大量的研究和开发应用工作,缺少一种整体的研究和利用,使得运行人员和管理人员不能更好的协调工作,以保证机组运行在最佳的工况下。因此我们需要设计出一套具有网络功能的软件包,以便更好的为提高火电厂经济性指标提供可靠的保障。由于各个电厂具体情况的不同,我们开发的经济性在线监测系统需要在不同程度上进行调整,甚至是在算法思想大致不动的前提下,对程序结构进行重新确定。这次在新电厂的应用中,我们主要遇到以下三个主要问题,需要在程序中得到解决l、性能计算所需要的实时测量参数的获取;2、性能计算所得到的结果为同其他应用软件共享数据做准备;3、该电厂底层数据库环境的先进性对软件提出的要求。1.1.2 OPC技术1.0PC技术的发展一直以来,工业控制软件缺乏统一的工业标准,不同厂家软件之间的通讯是一件非常麻烦的事。各个厂家的软件对控制系统硬件操作的设备驱动程序接口也各不相同。此外,一个系统中如果同时运行不同的工业控制软件,由于不同的应用程序不可能同时访问同一设各,因而当他们通过各自的设备驱动程序同时对一个硬件设备操作时,往往会由于相互之间的不协调、不兼容造成系统的崩溃,影响整个系统的运行。如果设备驱动由硬件设备制造厂开发,那么他也必须为市场上所有的工业2华北电力人学上程硕士学位论文控制软件开发驱动程序,代价同样是非常高的。另外,现代化工厂中,全厂的自动化系统包括现场设备的管理DCS、SCADA远方控制系统等及全厂运行调度决策的管理,不同子系统的应用程序之间有大量的信息交流,这样,在各个子系统应用程序之间建立一致、高效、稳定的通讯接口对系统的开发、维护及运行有着非常重要的意义116],此时OPC技术规范应运而生。OPCOLE for Process Contr01在基于Windows的应用程序与过程控制软件之间架起了一座桥梁,为工业控制系统应用程序之间的通讯建立了一个接口标准,为工业控制设备与控制软件之问建立了统一的数据存取规范。这个接口规范不但能够应用于单台计算机,而且可以支持网络上的分布式应用程序之间通讯,以及不同平台上应用程序之间的通讯【l 7]o OPC的基础是微软的OLE/COM及DCOM技术,该技术完全支持上述分布式应用和异构环境下应用程序之间软件的无缝集成和互操作。OPC技术规范是以Microsoft的OLE/COM技术为基础的,它所定义的是一组接口规范,包括OPC自动化接口AutomationInterface和OPC定制接口CustomInterface。另外,OPC技术规范定义的是OPC服务器程序和客户机程序进行接口或通讯的方法,而不规定如何来实现这种接口。现存的和正在开发的OPC的标准有数据访问标准DataAccess、报警和事件标准Alarm and Events、历史数据访问标准Historical Data Access、批处理标准Batch、安全性标准Security、数据访问标准的测试工具Compliance、过程数据的XML标准OPC XML、服务器间数据交换的标准OPC Data Exchangeu8]。采用OPC技术的意义就像即插即用技术对于计算机工业的意义一样重要。更多的选择性、对过程数据的方便存取、监控设备的即插即用、开发工具的高效应用,这些只是采用OPC技术的主要好处。OPC支持规范就像其他标准一样,能为最终用户带来利益。这包括用户培训费用、系统开发费用的降低,此外还可以降低系统的长期维护费用。符合OPC规范的产品可无缝地集成在一个系统中,彻底解决了不同厂家设备之间的互操作性问题,从而用户可以有更多的选择,为了达到系统性能最好、价格最低,用户可以选择不同厂家的产品集成在一起构成系统,而不必担心相互之间的不兼容。同样地,也不必担心将来系统维护、升级时的设备兼容性问题,从而降低了系统的跃期维护费用。对于工业控制系统软件厂家来说,采用了OPC技术就可以专注于其核心部分如HMI、SCADA远方监控系统及控制策略等的研究,而不必再为市场上多达几百种的I/O硬件测控设备编写设备驱动程序,因为只需提供标准的OPC客户接口,即可对各种OPC兼容的硬件设备进行操作。而且也可以方便的与OPC兼容的任何其他软件如其他控制软件或MIS系统软件进行通讯,实现软件之间的互操作。华北电力大学工程硕士学位论文根据文献fl,在1990年OPC出现前,Windows3.0提供了一个价格低廉的主流操作平台,该平台可以同时运行多项任务,这为多任务同时交换数据提供了~个标准机制,使OPC成为可能。1992年OLE2.0发布,WinSEMWindows in Science,Engineering and Manufacturing成立,OLE几乎代替了所有DDE的应用。SCADA销售商们看到了机会,要把SCADA中心和装置驱动器DeviceDriver之问接口标准化。1995年3月,USDATA提出了一个提案,这可以看作是OPC的雏形。在1995年新奥尔良ISA展示会上,OPCTaskForce提出了一个新的OPC版本。 1995年12月发布了OPC规范草案。1996年8月29日发布OPCI.0版。同年在芝加哥成立了OPC基金会。应用OPC的商业产品在1996年开始出现。 1997年发布了称为1.0A版的OPC数据访问规范OPC Data Access Dpecification。到1998年中期,OPC已确立了它的工业标准的地位。1998年OPC2.0版发布,正是这个时候,OPC扩展到了更为广阔的领域。1999年10月OPC基金会宣布支持XML和微软BizTalk。基于COM/DCOM技术的OPC技术规范在短短几年内获得了极大的发展,并得到了国际上自动化领域领先厂商的广泛支持。采用OPC技术规范的产品实现了工业自动化系统中软件之间的互操作和无缝集成,以及现场监控、控制设备的即插即用,为该领域的硬件、软件厂‘商及最终用户带来直接和明显的巨大利益。符合OPC规范的硬件、软件产品开始大量的开发出来并开始得到广泛应用,支持OPC技术开发的各种开发工具正在不断的得到完善,并且可以容易地得到。现在许多公司正在致力于利用OPC标准开发产品。Wonderware公司原来一直采用Net DDE开发其软件产品,并且做得相当成功,但鉴于OPC正在成为业界标准的形式,现在正逐步转向采用OPC标准开发其软件产品。USDATA公司开发了一种叫做OPC友好插座的产品,该产品允许任何符合OPC标准的对象加入到该公司的软件中。在已开发成功的Fisher Rosemount的DeltaV过程系统中采用了OPC技术。Intellution作为OPC董事会成员,在推行OPC标准方面始终是不遗余力,现已利用OPC技术开发出了VisualBatch、FIXDynamics等组件产品。现在OPC技术的发展已经超出了原来取代驱动程序的初衷,而成为微软公司DNAMDistributed internet Application Architecture for Manufacturin91结构核心【”J。目前国内工业过程控制和仪器仪表行业在OPC标准的推广和应用方面尚没有见到有大的动作。我们认为,作为一项逐渐成型的过程控制领域软硬件接口的数据通信标准,OPC应当受到国内同行足够的重视。2.OLE技术在微机控制系统中,Windows作为操作系统平台已是不争的事实。到2000年,控制软件用Windows95或WindowsNT作操作系统的比例可能达到70%以上。在Windows操作系统中,应用程序之间共享资源的方式有3种即剪切板,DDE和华北电力大学工程硕士学位论文OLE。DDE即是动态数据交换技术。OLE即对象链接与嵌入技术,它是把每个应用程序看作一个对象,通过对象之间的相互协作和协议来共同完成任务。OPC则是把OLE应用在过程控制中的技术。对象链接技术是OLE客户存储和共享OLE对象的一种方式把要与其他应用程序共享的数据存储在一个独立的文件中,然后在OLE客户文件中加入指向该数据文件的指针。对象嵌入技术是OLE客户存储和共享OLE对象的另一种方式用户在使用OLE客户程序时,需在某一位置引入OLE对象,可用相应的OLE服务器制作或打开文件数据,并以此作为OLE对象移动到OLE客户程序中,在指定的位置将出现表示OLE对象的映象。3.COM技术微软公司为了提供商业应用程序和特定用途的软件包间的相互连接性,开发了组件对象模型Component Object Model,COM技术。COM是一种软件组件间相互数据交换的有效方法。COM技术具有以下特点121]1c0M并不是一种计算机语言,它与运行的机器只要互相连接,机器的操作系统只要支持COM以及软件开发的语言无关,而是在任意的两个软件组件之间都可以相互通信的二进制和网络的标准。2cOM服务器是根据COM客户的要求提供COM服务的可执行程序,作为Win32上可执行的文件发布。3COM客户程序和COM服务器可以用完全不同的语言开发。这样使利用C,Visual Basic以及Excel所开发的程序可以相互连接。4COM组件可以以二进制的形式发布给用户。与过去DLL版本管理非常困难的问题相比,COM技术可以提供不同版本的COM服务器和COM客户程序之间的最大的兼容性。作为COM技术扩展的分布式COMDistributed Component Object Model技术,更可以使COM组件分布在不同的计算机上,通过网络互连互相交换数据。所以对于COM客户程序来说,同样像连接本地计算机上的COM服务器一样,去连接远程计算机上的COM服务器。当然通信的速度不太一样,但是重要的是不必对服务器程序进行修正就可以在网络上自由构成,如图1.1所示。华北电力大学工程硕士学位论文图ll利用COM和分布式COM达成的组件间的专H互连接COM技术的出现为简单地实现控制设备和控制管理系统之间的数据交换提供了技术基础。但是如果不提供一个工业标准化的COM接口,各个控制设备厂家开发的COM组件之间的互连仍然是不可能的。这样的工业标准的提供,乃是OPC的目的所在。总而言之,OPC是作为工业标准定义的特殊的COM接口。4.OPC的基本结构正像所有COM实现一样,OPC的结构也是客户端/服务器模式。典型的OPC客户端/服务器模式吲见图12所示。图1-2 OPC客户端朋&务器关系当客户访问数据时,物理设备的原始数据或经物理接口直接递交服务器,或通过物理接口、SCADA/DCS系统、OPC接口递交服务器。最后由服务器完成与客户的数据交换。在此过程中,服务器统一并优化不同客户的数据访问,已达到与物理设备的有效通信。输入读时,由设备返回的数据存放在服务器缓冲区中,以满足不同OPC客户的异步数据分配或同步数据收集要求。输出写时,OPC服务器代替OPC客户刷新物理设备数据。OPC标准中的数据访问接口主要有两种客户端和服务器程序员所使用的OPC自定义接口OPCCOM custominterfaces和支持用高端商业应用如用VB、Delphi、Excel等开发的客户程序的OPC自动化接口OPC OLE Automation interfaces。OPC自定义接口是OPC服务器必须提供的,而OPC自动化接口则不一定提供。这华北电力大学工程硕士学位论文两种接口的关系㈣如图1-3所示。。,c’__。÷··卜。一a,c,.,图1-3两种接口关系不意图对于客户端的开发,可以选择访问两种接口的任意一种。一般来说,自定义接口的功能比较强大,但开发难度也要大一些,需要掌握COM技术;而自动化接口的开发比较容易,缺点是易受接口本身功能的限制。在逻辑层次上,OPC服务器包括3类对象[24】OPC服务器对象、OPC组对象、OPC项目对象,每类对象都包括一系列接口。OPC服务器对象提供了一种访问数据源的方法,它通过OPC Server,OPC Browser,IPersistfile向客户提供接口。OPC组对象包含在OPC服务器对象中,并由客户端定义和维护,每个服务器可以包含多个组对象。OPC组对象可以通过IOPC GROUNP增加或删除OPC项目对象,OPC项目对象包含在OPC组对象中,1个组对象可以包含多个项目对象,它同样由客户端定义和维护。OPC客户端与OPC服务器连接并通过接口与OPC服务器通信,OPC服务器对象向OPC客户端提供创建和操纵OPC组对象的功能。这些组允许OPC客户对它们要访问的数据进行组织。1个组可以作为1个单元被激活或失活。1个组也可以提供1种方法允许客户“订阅”项目列表,以便在项目变化时它能得到通知。客户只能看到接口,所有的COM对象只能通过接口进行访问。这样,这里所描述的对象只是逻辑表示,可能与服务器的内部执行无关。必须注意的是,项目不是数据源,它仅仅是与数据源的连接。例如,DCS中的标签是始终存在的,它提供了OPC服务器接口,可以向OPC客户提供数据,不依赖于OPC客户端的存取要求,因此,OPC项目只是简单地说明了数据的参考地址,而不是数据的实际物理地址[251。5.0PC标准
展开阅读全文
收藏
下载资源

加入会员免费下载





足球比分直播