火电厂DCS系统锅炉高温受热面异常情况在线统计方法与流程

本发明属于设备自动化检测与管理技术领域，涉及火力发电厂锅炉统计和监视方法，具体涉及一种基于dcs系统锅炉高温受热面异常情况在线统计方法。

背景技术：

锅炉作为火电厂机组最重要的设备之一，保证其安全稳定运行至关重要。目前，锅炉事故中最多的是“四管爆破”，由于过再热器长期工作在恶劣环境中，其超温和爆管次数所占的比例最大。据统计，锅炉高温受热面爆管事故占锅炉事故的百分之六十以上。发生爆管事故，将会降低设备的可用率，增加发电成本。若1台300mw锅炉爆管1次，按每次停炉抢修耗时3天，负荷率60％计算，将减少发电约1300万kwh，加上机组启停损失，爆管造成的直接经济损失是相当大的。因此，对锅炉高温受热面金属壁温进行在线安全性监测，对异常情况进行安全预警，从而提醒运行人员及时调整运行工况，是相关技术人员一直关心的问题。

目前关于锅炉高温受热面异常情况的统计和监视均是依赖于dcs控制系统之外的单独系统，需要通过通讯模块从dcs获取数据，实现监视和分析功能，但对于运行值班人员来说，实时性差，不能够及时掌握高温受热面异常情况。

授权公告号为cn106642059b的发明专利公开及一种电站锅炉高温受热面安全性在线监测方法，包括数据采集与预处理模块、锅炉稳态运行工况识别模块、锅炉高温受热面壁温计算模块以及高温受热面壁温安全预警模块。由高温受热面壁温安全预警模块对各高温受热面的金属壁温进行在线安全预警分析，当发现壁温异常时输出壁温安全告警。该专利实现了电站锅炉高温受热面安全性的在线监测，但是值班人员不能够及时掌握高温受热面异常情况，对重要参数做出分析。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于dcs系统锅炉高温受热面异常情况在线统计的方法，拓展dcs系统的综合化应用，实现锅炉高温受热面管壁温度异常情况的在线统计，提高重要参数分析的实时性。

本发明的技术方案是：火电厂dcs系统锅炉高温受热面异常情况在线统计方法，步骤为：

⑴采集现场数据，通过锅炉高温受热面温度测点采集温度数据，数据传输至dcs实时数据库；锅炉高温受热面温度测点位于安装在受热面管束上的集热块；

⑵数据处理，包括：

①确定报警定值：根据管壁温度异常的定值，使用dcs的曲线模块生成报警定值曲线，并通过管内介质压力实时生成报警定值，计为浮点型变量a，存入dcs实时数据库；

②判断管壁温度异常状态：通过实时管壁温度与管壁温度报警定值数值的比较，确定当前管壁温度是否处于超温状态；生成表征当前管壁温度是否处于超温状态的布尔型中间变量b，并存入dcs实时数据库；

③实时记录管壁温度的最大值，当该管壁温度变量b的逻辑量为“0”时，取消记录最大值的功能。将生成的管壁温度最大值计为浮点型变量c，存入dcs实时数据库；

⑶生成报表：通过引用上位机报表功能中的内置参数，并读取dcs实时数据库中某一管壁温度的变量a、b、c，生成该管壁温度单日超温情况统计汇总；依次生成每台锅炉所有高温受热面管壁温度异常情况的统计；

⑷查看报表：通过dcs操作画面的快捷方式查看报表，用于查询锅炉高温受热面异常情况，调控操作工艺条件；

⑸导出报表：将锅炉高温受热面管壁温度异常情况的统计以excel表格的格式从系统中导出，方便统计和分析。

布尔型中间变量b为：超温为逻辑“1”，正常为逻辑“0”。b为表征某管壁温度是否处于超温状态的布尔型中间变量，“0”代表不超温，“1”代表超温。内置参数包括时间统计参数(calt)、事件当前值参数(hcal)、基准时间参数(datat)和次数统计参数(count)。管壁温度单日超温情况统计包括:第n次最大超温值、第n次超温时的报警定值、第n次超温的开始时间、第n次超温的结束时间、第n次单次超温的持续时间和单日报表内统计测点超温次数的累计值。第n次最大超温值(单日内第n次)为：b第n次由“1”变“0”时，c的数值。第n次超温时的报警定值(单日内第n次)为：b第n次由“0”变“1”时，a的数值。第n次超温的开始时间(单日内第n次)为：b第n次由“0”变“1”时，时间的返回值。第n次超温的结束时间(单日内第n次)为：b第n次由“1”变“0”时，时间的返回值。第n次单次超温的持续时间(单日内第n次)为：单日第n次超温的结束时间至超温的开始时间。

dcs系统包括数据采集单元、数据处理单元、dcs实时数据库、报表生成单元、查询调控单元和报表导出单元。数据采集单元、数据处理单元、dcs实时数据库、报表生成单元、查询调控单元和报表导出单元通过通信连通。

本发明基于dcs系统锅炉高温受热面异常情况在线统计的方法，拓展了dcs系统的综合化应用，实现了锅炉高温受热面管壁温度异常情况的在线统计，提高了重要参数分析的实时性。实施本发明，运行值班人员能够及时掌握高温受热面异常情况，实现监视和分析功能，避免锅炉发生局部过热导致事故发生，确保火电厂发电机组安全长周期稳定运行。

附图说明

图1为本发明基于dcs系统锅炉高温受热面异常情况在线统计方法的流程示意图；

图2为火电厂在线统计锅炉高温受热面异常情况dcs系统的示意图；

其中：1—数据采集单元、2—数据处理单元、3—dcs实时数据库、4—报表生成单元、5—查询调控单元、6—报表导出单元。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

火电厂在线统计锅炉高温受热面异常情况的dcs系统如图2所示，包括数据采集单元1、数据处理单元2、dcs实时数据库3、报表生成单元4、查询调控单元5和报表导出单元6。数据采集单元、数据处理单元、dcs实时数据库、报表生成单元、查询调控单元和报表导出单元通过通信连通。采集单元设有k型热电偶和数据处理转换模块，k型热电偶安装在锅炉高温受热面设有温度测点，温度测点位于受热面管束上的集热块。k型热电偶通过数据处理转换模块经经过rs485通信连接到至dcs。数据处理单元包括曲线模块、管壁温度异常判断模块、实时记录管壁温度最大值模块和内置参数模块。报表生成单元包括生成报表模块，查询调控单元包括查看报表模块，报表导出单元包括导出报表模块。曲线模块、管壁温度异常判断模块、实时记录管壁温度最大值模块、内置参数模块、生成报表模块、查看报表模块、导出报表模块内嵌于dcs系统。

本发明火电厂dcs系统锅炉高温受热面异常情况在线统计方法，如图1所示，包括如下步骤：

⑴采集现场数据，通过锅炉高温受热面温度测点采集温度数据，数据传输至dcs实时数据库；锅炉高温受热面温度测点位于安装在受热面管束上的集热块；

⑴数据处理，包括：

①确定报警定值：根据管壁温度异常的定值，使用dcs曲线模块生成报警定值曲线，并通过管内介质压力实时生成报警定值，计为浮点型变量a，存入dcs实时数据库；

②判断管壁温度异常状态：通过实时管壁温度与管壁温度报警定值数值的比较，确定当前管壁温度是否处于超温状态；生成表征当前管壁温度是否处于超温状态的布尔型中间变量b，并存入dcs实时数据库；布尔型中间变量b中超温为逻辑“1”，正常为逻辑“0”；

③实时记录管壁温度的最大值，当该管壁温度变量b的逻辑量为“0”时，取消记录最大值的功能，将生成的管壁温度最大值计为浮点型变量c，存入dcs实时数据库；

⑶生成报表：通过引用上位机报表功能中的内置参数，并读取dcs实时数据库中某一管壁温度的变量a、b、c生成该管壁温度单日超温情况统计汇总；依次生成每台锅炉所有高温受热面管壁温度异常情况的统计；

⑷查看报表：通过dcs操作画面的快捷方式查看报表，用于查询锅炉高温受热面异常情况，调控操作工艺条件；

⑸导出报表：将锅炉高温受热面管壁温度异常情况的统计以excel表格的格式从系统中导出，方便统计和分析。

内置参数包括时间统计参数(calt)、事件当前值参数(hcal)、基准时间参数(datat)和次数统计参数(count)。

⑴时间统计参数calt包括tagname，num和stat，其中tagname为测点名称，num为开(启动)/关(停止)次数，如1表示第一次开/关，若设为2表示第二次开/关……；stat表示开关状态，0为开，1为关。返回值：返回设置stat状态第num次发生的时间。

⑵事件当前值参数hcal包括tagai，tagdi，num和stat。其中：tagai是指需要查看的模拟量测点的名称；tagdi是指该设备的启动开关量点，num等同于calt公式中的num，如为1表示设备的第一次开机或者关机，2表示第二次，以此类推；stat表示该设备的状态，1表示设备开机，0表示关机信号。返回值：在开关量tagdi第num次能发生stat状态时测点tagai的值。

⑶基准时间参数datat为“％y-％m-％d”，其中：％y：年，％m：月，％d：日。返回值：返回当前系统日期。

⑷次数统计参数count为(a1:a3)，a1是选择范围的开始单元格，a3是选择范围的结束单元格。返回值：返回所选单元格范围内有数据的个数。

管壁温度单日超温情况统计包括:第n次最大超温值(单日内第n次)为：b第n次由“1”变“0”时，c的数值。第n次超温时的报警定值(单日内第n次)为：b第n次由“0”变“1”时，a的数值。第n次超温的开始时间(单日内第n次)为：b第n次由“0”变“1”时，时间的返回值。第n次超温的结束时间(单日内第n次)为：b第n次由“1”变“0”时，时间的返回值。第n次单次超温的持续时间(单日内第n次)为：单日第n次超温的结束时间至超温的开始时间。单日报表内统计测点超温次数的累计值。依次生成每台锅炉所有高温受热面管壁温度异常情况的统计。

表1为2号机组运行过程中，折焰角出口连接管壁温5在2019年6月4日超温情况的自动统计报表，其中时间的分辨率能达到1s；温度值得分辨率能达到1℃。

表1.机组折焰角出口连接管超温统计报表超温次数11