燃煤電站磨煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)優(yōu)化軟件

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關(guān)鍵詞：燃煤電站；磨煤機(jī)；狀態(tài)監(jiān)測(cè)與優(yōu)化；軟件開發(fā)

隨著信息化、自動(dòng)化技術(shù)在火電機(jī)組運(yùn)行管理中的廣泛應(yīng)用，我國火電機(jī)組普遍建立了DCS、SIS等信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了采集并存儲(chǔ)全廠實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的功能，為磨煤機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與優(yōu)化運(yùn)行奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)在提升磨煤機(jī)的運(yùn)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(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與和優(yōu)化調(diào)度軟件，為現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化運(yùn)行和檢修指導(dǎo)提供依據(jù)。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

1．1開發(fā)環(huán)境

本軟件平臺(tái)借助于電廠SIS系統(tǒng)和eDNA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫［1］儲(chǔ)存歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，并利用SQLServer關(guān)系數(shù)據(jù)庫［2］儲(chǔ)存模型計(jì)算結(jié)果等信息。軟件平臺(tái)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(jìn)行開發(fā)，采用JavaScript、HTML、CSS等技術(shù)進(jìn)行Web網(wǎng)頁前端開發(fā)，并通過Web頁面展示軟件平臺(tái)功能以及和用戶進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)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(tái)通過運(yùn)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(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與運(yùn)行優(yōu)化，主要包括以下4個(gè)功能：1）通過建立的灰箱模型對(duì)煤粉水分以及磨煤機(jī)出口狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)，此外，結(jié)合統(tǒng)計(jì)方法對(duì)磨煤機(jī)典型故障進(jìn)行預(yù)警；2）通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式建立磨煤機(jī)功耗特性模型，指導(dǎo)單臺(tái)磨運(yùn)行優(yōu)化；3）建立負(fù)荷分配優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)出力優(yōu)化分配；4）建立磨煤機(jī)性能退化預(yù)測(cè)模型，為檢修提供參考依據(jù)。

1．3基本框架

磨煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與優(yōu)化運(yùn)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)機(jī)組實(shí)時(shí)／歷史運(yùn)行參數(shù)和機(jī)組實(shí)時(shí)性能計(jì)算指標(biāo)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)軟件所需的后臺(tái)配置表、測(cè)點(diǎn)位號(hào)信息表等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)前需要進(jìn)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(cuò)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(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、磨煤機(jī)功耗計(jì)算模塊、磨煤機(jī)優(yōu)化調(diào)度模塊以及性能退化預(yù)測(cè)模塊，磨煤機(jī)運(yùn)行優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。但由于模型較多，計(jì)算過程較為復(fù)雜，采用Web在線計(jì)算效率較低，因此采用C＃語言開發(fā)了相應(yīng)的后臺(tái)計(jì)算程序，并將模型計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)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(jì)算結(jié)果，并接收用戶輸入數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與用戶間的人機(jī)交互，為磨煤機(jī)優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果提供可視化平臺(tái)，方便運(yùn)行人員通過瀏覽器更直觀、有效地對(duì)磨煤機(jī)運(yùn)行進(jìn)行指導(dǎo)。

2軟件平臺(tái)功能

磨煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與優(yōu)化運(yùn)行軟件平臺(tái)用戶界面如圖2所示。其主要功能分為如下四個(gè)部分：

2．1磨煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及預(yù)警功能

通過SIS系統(tǒng)獲取磨煤機(jī)歷史運(yùn)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(gè)四輸入四輸出的磨煤機(jī)灰箱模型，用來監(jiān)測(cè)磨煤機(jī)出口參數(shù)變化，此外，通過該模型模擬得出磨煤機(jī)典型故障數(shù)據(jù)，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)理論建立磨煤機(jī)故障預(yù)警功能，該模型需要實(shí)時(shí)更新以適應(yīng)磨煤機(jī)特性變化。

2．2磨煤機(jī)功耗特性模型

建立一個(gè)六輸入一輸出的磨煤單耗特性模型，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)磨煤單耗的變化趨勢(shì)。通過模型建立得到的磨煤單耗特性曲線更為接近磨煤機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況，進(jìn)而可以通過合理地調(diào)配輸入?yún)?shù)，仿真優(yōu)化磨煤機(jī)運(yùn)行，從而能夠降低磨煤單耗，該模型需要實(shí)時(shí)更新，此外該模型也為負(fù)荷分配優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

2．3磨煤機(jī)負(fù)荷分配模型

在磨煤單耗模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化分配，通過前文所建立的負(fù)荷分配模型結(jié)合磨煤單耗模型可以快速給出負(fù)荷分配優(yōu)化方案。

2．4磨煤機(jī)性能退化模型

首先通過數(shù)據(jù)預(yù)處理得出磨煤機(jī)大修時(shí)段，通過分時(shí)段多模型的方式建立多個(gè)電流模型，并給定典型工況下輸入，得到時(shí)序序列電流模型值，進(jìn)而通過LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)磨煤機(jī)性能退化趨勢(shì)，為現(xiàn)場(chǎng)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(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與優(yōu)化運(yùn)行軟件系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境、軟件框架及計(jì)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(tái)已在現(xiàn)場(chǎng)投入實(shí)際應(yīng)用，軟件系統(tǒng)界面簡單、內(nèi)容直觀，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)友好交互，方便快捷地為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和檢修人員提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

［1］李輝，崔彥鋒，司風(fēng)琪，等．一種基于SOA的eDNA在火電廠的應(yīng)用框架［J］．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008，21（1）：43－44

［2］張曉輝，李祥勝．SQLServer2000管理及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)［M］．北京：人民郵電出版社，2002

［3］AlfioQuarteroni,FaustoSaleri．MATLAB科學(xué)計(jì)算［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2005

［4］汪維華，汪維清，胡章平．C＃．NET程序設(shè)計(jì)實(shí)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)