基于煤耗与可控因子关系的耗差分析模型实验系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发电机组运行控制技术，尤其涉及一种基于煤耗与可控因子关系的耗 差分析模型实验系统及方法。
【背景技术】
[0002] 目前火电厂对运行人员操作采取的考核方法是小指标竞赛考核方法，具体步骤如 图1所示： ① 由电厂DCS和SIS系统对电厂的各项运行数据进行采集-101 ; ② 对采集数据中的小指标与标准值进行比较-102 ; ③ 附加指标超限考核-105和系统管理-106、小指标竞赛规则107后得到小指标竞赛排 名-103; ④ 对最终得分数据进行发布-104。
[0003] 通过对国内五大发电企业的调研，得到我国目前对于火电机组小指标标准值确定 方法主要有以下几种 ： 1) 采用制造厂提供的设计值； 2) 采用火电机组热力试验的结果； 3) 采用变工况热力计算的结果； 4) 采用历史数据的统计值； 5) 自动寻优确定； 6) 数据挖掘技术。
[0004]定压运行时，对于主蒸汽压力、主蒸汽温度和再热蒸汽温度等一类参数的优化目 标值，各电厂均采用制造厂提供的设计值来确定；当火电机组滑压运行时，一般采用热力试 验的方法或变工况热力计算的方法来得到不同负荷下主蒸汽压力的优化目标值。这种基于 小指标竞赛的考核方法存在着一定的弊端：小指标竞赛得分与煤耗相关性较弱，不能真实 反映机组经济水平；小指标结果不能反映指标波动，忽视了参数波动引起的各种浪费；小 指标竞赛无法指导运行操作，没有形成一套完整的操作流程；小指标竞赛无法约束运行操 作，运行人员选择的操作往往是最轻松的，而不是最经济的操作方式。此外，传统的三级小 指标评价系统中所指的最优为某一时刻的煤耗最低。
[0005] 因此，有必要建立一种可指导运行人员的操作行为（这里称作可控因子）的新的耗 差计算方法，并建立一套可指导运行人员实际操作的操作标准。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种基于煤耗与可控 因子关系的耗差分析模型实验系统及方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 本发明在火电厂现有的设备条件下，基于六西格玛统计学的思想，综合考虑安全、经济 和环保等边界因素，以提高整个系统的抗干扰能力和实现稳定性、可持续性为目标，确定机 组运行达到长时间下的最优。根据该耗差计算方法就可以指导运行人员以长期最优运行方 式为目标进行实际操作，实现发电厂运行系统的优化运行。
[0008] 为了对运行人员的操作行为进行指导，本发明提供了试验系统、试验方法，并提出 了一种新的耗差分析及计算模型。通过直接确立耗差与可控操作因子间的约束关系，既可 以指导运行人员的操作行为，又可以克服传统小指标计算方式的缺陷。根据本发明提出的 新的耗差分析模型，可以找出机组长期最优运行时可控因子的最优组合，从而建立起一套 运行人员实际操作指导标准，为火电机组高效运行，指导运行人员的操作提供依据。本发明 提出的耗差分析新方法可操作性更强，且经济性也得到了最大保障。
[0009] 一、耗差分析模型实验系统(简称本系统） 本系统包括工作对象--发电机组； 设置有操作控制平台、中间变量监测器、煤耗计算器和数据发布器； 其连接关系是：操作控制平台、发电机组、中间变量监测器、煤耗计算器和数据发布器 依次连接。
[0010] 工作原理： 操作控制平台和发电机组连接，能够根据要求实时对发电机组进行控制，操作控制平 台是运行人员日常操作的对象；中间变量监测器对发电机组运行中的中间变量的变化进行 监测，将监测结果送到煤耗计算器计算此时系统的煤耗值，最后通过数据发布器发布相关 数据。
[0011] 二、耗差分析模型建立方法(简称本方法） 如图3,本方法的实现步骤如下： ① 设定边界； ② 确定输入因子和中间变量； ③ 确定中间变量与可控因子间的对应关系； I主要中间变量筛选； S进行单因子试验； I建立耗差与主要可控因子间的关系； 三进行多因子试验； 3建立耗差分析模型。
[0012] 本方法的特征在于： 1、在确定可控因子和煤耗间的关系时，并不通过直接测量的方法，而是通过先确定可 控因子和中间变量的关系，再根据中间变量和煤耗间的关系间接确定可控因子和煤耗之间 的关系，消除了噪音对试验测量的干扰。
[0013] 2、中间变量和主要可控因子的确立均以对煤耗的影响大小为依据，忽略了影响较 小的中间变量和可控因子，减小了工作量。
[0014] 3、确定可控因子和中间变量关系的方法是：先进行单因子试验，找到可控因子和 中间变量的关系，然后对可控因子进行筛选，选出对中间变量影响较大的可控因子。
[0015] 4、确定可控因子和煤耗关系的方法是：根据传统耗差分析，建立中间变量和煤耗 之间的关系，代入可控因子和中间变量关系，得到可控因子和煤耗间的关系；通过对可控因 子进行多因子试验，对确立的基于可控因子和煤耗间约束关系的耗差分析模型加以修正； 最后利用现代质量管理统计软件MINITAB对试验数据进行统计分析，确定主要可控因子与 煤耗关系，完成耗差分析模型的建立。
[0016] 本发明具有下列优点和积极效果： ① 建立了运行人员操作行为即可控因子和煤耗间的关系，确立了新的耗差分析模型； ② 从运行实际出发，在部分标准化作业程序中，引入手动干预，进一步提高了耗差分析 方法的经济性和准确性； ③ 依据本耗差分析模型，可以确定最优可控因子组合，从而对运行人员的实际操作行 为进行指导。
【附图说明】
[0017] 图1为小指标竞赛流程图，图中： 101- 电厂运行数据（DCS、SIS系统)， 102- 数据采集， 103- 小指标竞赛排名， 104- 数据发布， 105- 指标超限考核， 106- 系统管理， 107- 小指标竞赛规则。
[0018] 图2为本系统的结构方框图，图中： 201-操作控制平台， 202一发电机组， 203- 中间变量监测器， 204- 煤耗计算器， 205- 数据发布器； 图3为本方法的步骤图，图中： 301- 设定边界， 302- 初步确定输入因子和中间变量， 303- 确定中间变量与可控因子间的对应关系， 304- 筛选主要中间变量， 305- 单因子实验， 306- 建立耗差与主要可控因子间的关系， 307- 多因子实验， 308- 建立耗差分析模型。
[0019] 图4为锅炉系统结构图，图中： 401-煤质， 402一制粉系统， 403一风烟系统。
[0020] 图5为汽机系统结构图，图中： 501 一水质， 502- 循环水及真空系统， 503- 凝结水系统， 504- 给水系统， 505- 减温水系统， 506- 汽轮机。
[0021] 图6为厂用电系统结构图，图中： 601- 炉侧相关电气系统， 602- 机侧相关电气系统， 603- 电除尘系统， 604一脱硫相关电气系统， 605-公用系统。
[0022] 图7为中间变量对煤耗影响的柏拉图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例详细说明： 一、系统 1、总体 如图2,本系统包括工作对象--发电机组202 ; 设置有操作控制平台201、中间变量监测器203、煤耗计算器204和数据发布器205 ; 其连接关系是：操作控制平台201、发电机组202、中间变量监测器203、煤耗计算器204 和数据发布器205依次连接。
[0024] 2、功能部件 本系统所述的功能部件均为通用件。
[0025] 1)操作控制平台201 操作控制平台201是指火电厂运行操作人员对发电机组进行操作的平台；其功能是对 发电机组的各项参数设置进行调节。
[0026] 2)发电机组202 发电机组202是指火电厂的发电机组，是运行操作人员的控制对象。
[0027] 3)中间变量监测器203 中间变量监测器203是对选取的中间变量的值进行监控。
[0028] 4)煤耗计算器204 煤耗计算器204是根据中间变量的值计算煤耗大小。
[0029] 5)数据发布器205 数据发布器205是发布系统此时的运行状态和煤耗值。
[0030] 二、方法 如图3,本方法的实现步骤如下： ①设定边界301 在实际运行中，不同配煤掺烧方式、不同负荷以及不同设备状态会产生不同控制策略， 环境因素也会对煤耗产生影响，这些都是运行人员无法控制的外界因素；为消除试验过程 中不可控因素对试验结果的影响，本发明将煤种边界、负荷边界、设备边界、环境温度边界 以及其他不可控噪声设置为边界条件； ② 确定输入因子和中间变量302 根据，本发明结合锅炉系统、汽机系统以及发电厂系统各系统结构分别确定影响机组 煤耗的各子步骤中的输入因子及中间变量，并将输入因子x分为噪声因子（N)、标准化作业 程序因子（S)和可控因子（C)三类，其中噪声因子和大多数标准化作业程序因子归为不可 控因子，作为边界条件，部分可手动操作的标准化作业程序因子可归为可控因子，中间变量 y为计算流程中的量化指标，与传统小指标类似，具体分类如下图4、5、6所示； ③ 确定中间变量与可控因子间的对应关系303 在对输入因子及中间变量进行初步筛选及归纳的基础上，确定对各个中间变量有哪些 可控因子会对该中间变量产生影响。据此得出中间变量与可控因子对应关系如下表所示：
【主权项】
1. 一种基于煤耗与可控因子关系的耗差分析模型实验系统，包括发电机组（202)，其 特征在于： 设置有操作控制平台（201)、中间变量监测器（203)、煤耗计算器（204)和数据发布器 (205)； 其连接关系是：操作控制平台（201)、发电机组（202)、中间变量监测器（203)、煤耗计 算器（204)和数据发布器（205)依次连接。
2. 按权利要求1所述实验系统的耗差分析模型建立方法，其特征在于包括下列步骤： ① 设定边界（301); ② 确定输入因子和中间变量（302); ③ 确定中间变量与可控因子间的对应关系（30)3 ; I主要中间变量筛选（304); 1进行单因子试验（305); 4建立耗差与主要可控因子间的关系（306); 进行多因子试验（307); .5建立耗差分析模型。
【专利摘要】本发明公开了一种基于煤耗与可控因子关系的耗差分析模型实验系统及方法，涉及发电机组运行控制技术。本系统是操作控制平台、发电机组、中间变量监测器、煤耗计算器和数据发布器依次连接。本方法是：①设定边界；②确定输入因子和中间变量；③确定中间变量与可控因子间的对应关系；主要中间变量筛选；进行单因子试验；建立耗差与主要可控因子间的关系；进行多因子试验；建立耗差分析模型。本发明建立了运行人员操作行为即可控因子和煤耗间的关系，确立了新的耗差分析模型；依据本耗差分析模型，可以确定最优可控因子组合，从而对运行人员的实际操作行为进行指导。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN104571022
【申请号】CN201410777240
【发明人】罗家林, 袁俊, 王加林, 王志军, 姚登锋, 黎俊飞, 李锋平
【申请人】华润电力湖北有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月16日