一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统的制作方法

本发明涉及火电机组运行控制，更具体的是涉及一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统。

背景技术：

1、火电厂机组设备的自动化运行系统可以优化机组设备的运行，提高燃烧效率和发电效率，从而降低能源消耗和运营成本，减少人为操作错误对机组设备运行的影响，提高稳定性和可靠性，减少故障和停机时间，减少对人力资源的需求，降低人员安全风险，并使人员更集中于监控和管理工作；可以实时监测机组设备的运行状态和性能参数，及时发现异常情况并进行故障诊断，有助于提前预防故障和采取相应措施；自动化运行系统可以收集、存储和分析大量运行数据，帮助运营人员进行数据驱动的决策和优化，提高机组设备的整体性能和运行效果；

2、但现有的用于火电厂机组设备的自动化运行系统涉及多个子系统、传感器、控制器和数据采集设备，需要专业知识和技能进行设计、集成和维护。数据质量和可靠性对系统运行至关重要，但可能因各种原因导致不稳定，影响预测和控制结果。部分现有系统在设备故障和异常检测处理方面可能存在延迟，导致设备损坏或安全风险，且现有自动化系统相对于不同的机组设备存在兼容性问题，难以全面集成和协同工作；

3、因此，本发明提供一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统，用以解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

2、一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统，包括：

3、前端感知模块，其与火电厂的各机组设备连接，用于实时监测各机组设备的运行状态；

4、近点优化模块，其与所述前端感知模块连接，用于接收运行状态数据并通过预先设定的预测模型对数据进行预测优化；

5、远点分析模块，其与所述近点优化模块连接，用于接收预测优化后的数据，同时分析各机组设备运行状态，生成对应的理想运行参数；

6、反馈控制模块，其与所述远点分析模块和各机组设备连接，基于理想运行状态参数生成对应的调控指令发送给各机组设备，调节各机组设备的运行状态；

7、故障分析模块，其与所述前端感知模块和所述远点分析模块连接，基于理想运行状态参数和实际运行状态判定机组设备的异常信息，提供对应的预警信号；

8、用户界面模块，其与所述反馈控制模块和所述故障分析模块连接，用于为人员展示控制结果和预警信号。

9、优选的，在上述的一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统中，所述前端感知模块包括：

10、发电机监测单元，其与发电机连接，用于获取发电机的当前功率；

11、蒸汽监测单元，其与蒸汽管道连接，用于获取当前蒸汽流速和蒸汽密度；

12、燃烧室监测单元，其与燃烧室连接，用于获取当前燃烧室开度、内部温度、内部压力和振动频率；

13、固定监测单元，其与所述发电机和所述燃烧室连接，用于获取所述发电机的额定功率、额定效率、水的密度以及燃烧室的容积和喷嘴截面积。

14、优选的，在上述的一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统中，所述前端感知模块还包括：

15、历史数据库，其与所述发电机监测单元、所述蒸汽监测单元和所述燃烧室监测单元连接，用于存储其检测到的各项参数，并按照检测时间和参数类型对数据进行分类、排序的存储。

16、优选的，在上述的一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统中，所述近点优化模块包括：

17、模型训练单元，其与所述历史数据库连接，用于预先设定非线性预测模型，将所述历史数据库的数据对应的代入该模型中进行训练，并输出训练好的所述预测模型；

18、所述预测模型为y＝a*exp(b*x)；其中，y代表预测量，x代表输入量，a为缩放系数，b为斜率系数；在训练过程中，依次将同类参数作为输入量x按照时间顺序代入到所述预测模型中进行训练，得到缩放系数a和斜率系数b，生成对应的预测模型，包括发电机功率预测模型、蒸汽流速预测模型、蒸汽密度预测模型、内部温度预测模型、内部压力预测模型和振动频率预测模型；

19、预测分析单元，其与所述模型训练单元和所述历史数据库连接，用于将当前时刻的各项参数代入对应的预测模型中，输出下一时刻的各项参数预测值。

20、优选的，在上述的一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统中，所述远点分析模块包括：

21、供气量分析单元，其与所述预测分析单元和所述固定监测单元连接，基于燃烧室容积、喷嘴截面积、内部温度预测值、内部压力预测值和振动频率预测值建立供气量分析模型，将对应的参数代入所述供气量分析模型中，输出当前燃烧室稳定所需的理想供气量；

22、蒸汽流速分析单元，其与所述预测分析单元和所述固定监测单元连接，基于发电机额定功率、额定效率以及蒸汽密度预测值建立流速分析模型，将对应的参数代入所述流速分析模型中，输出当前发电机需求的理想蒸汽流速；

23、压力-温度分析单元，其与所述固定监测单元、所述供气量分析单元和所述蒸汽流速分析单元连接，基于理想蒸汽流速、理想供气量和水的密度建立压力/温度比值分析模型，将对应的参数代入所述压力/温度比值分析模型中，输出理想比值；

24、开度分析单元，其与所述预测分析单元和所述压力-温度分析单元连接，用于计算内部压力预测值与内部温度预测值的比值，基于该比值与理想比值建立等式，输出理想内部压力和理想内部温度；基于理想内部压力和理想内部温度建立开度分析模型，将对应的参数代入，输出理想燃烧室开度。

25、优选的，在上述的一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统中，所述远点分析模块中的各参数分析模型包括：

26、所述供气量分析模型为q＝(p0*v)/(k*s*f)；

27、其中，q为用于稳定燃烧室的理想供气量，p0为内部压力预测值，v为燃烧室容积，s为喷嘴截面积，f为振动频率预测值；k为平复系数，表示压力、振频对于理想供气量的影响程度；

28、所述流速分析模型为u＝(w0*1000)/{(1/ρz)*η}；；

29、其中，u为稳定发电机负荷的理想蒸汽流速，w0为发电机额定功率，ρz为蒸汽密度，(1/ρz)代表理想蒸汽比容，η为额定效率；

30、所述压力/温度比值分析模型为u＝(p1*q)/(f1*ρc)；

31、其中，p1为实现理想蒸汽流速的燃烧室理想内部压力，f1为实现理想蒸汽流速的燃烧室理想内部温度，ρc为水的密度；通过对该模型的整理可以得到理想比值(p1/f1)；

32、所述基于该比值与理想比值建立的等式为p1/f1＝i*(p0/f0)；

33、其中，i为调节系数，i*f0为理想内部压力，i*p0为理想内部温度；

34、所述开度分析模型为e＝a*{(i*f0-fmin)/(fmax-fmin)}*{(i*p0-pmin)/(pmax-pmin)}；

35、其中，e为理想燃烧室开度，fmin为最小温度值，fmax为最大温度值，pmin为最小压力值，pmax为最大压力值，限定条件为fmax>i*f0>fmin，pmax>i*p0>pmin；a为灵敏系数，表示压力、温度对于理想开度的影响程度。

36、优选的，在上述的一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统中，所述反馈控制模块包括：

37、数据接收单元，其与所述供气量分析单元和所述开度分析单元连接，用于接收理想供气量和理想燃烧室开度；

38、指令下发单元，其与所述数据接收单元连接，用于根据理想供气量和理想燃烧室开度生成对应的控制指令，并将其下发至控制设备；

39、所述控制设备，其与所述指令下发单元信号连接，并与对应的机组设备电连接，用于根据控制指令对应控制机组设备的运行动作；

40、反馈信号生成单元，其与所述控制设备连接，用于监测控制结果并生成结果反馈信号。

41、优选的，在上述的一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统中，所述故障分析模块包括：

42、第一预警单元，其与所述燃烧室监测单元连接，用于判定当前燃烧室内部温度和压力是否符合限定条件，若不符合则生成预警信号一；

43、第二预警单元，其与所述燃烧室监测单元连接，用于预先设定振动标准，判定当前振动频率是否符合振动标准，若不符合则生成预警信号二；

44、第三预警单元，其与所述发电机监测单元和所述蒸汽监测单元连接，判定经所述控制设备调节后的发电机当前功率和当前蒸汽流速是否发生对应的变化，若未发生则生成预警信号三。

45、优选的，在上述的一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统中，所述用户界面模块包括：

46、终端设备，其与所述第一预警单元、第二预警单元、第三预警单元以及反馈信号生成单元连接，用于获取结果反馈信号和预警信号并显示，并根据预警信号的类型对应进行报警动作。

47、优选的，在上述的一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统中，还包括：

48、报告生成单元，其与所述终端设备连接，用于存储结果反馈信号和预警信号，并生成对应的运行分析报告。

49、经由上述的技术方案可知，本技术与现有技术相比，其有益效果在于：

50、本发明公开了一种用于火电厂机组设备的自动化运行系统，包括：前端感知模块连接火电厂各机组设备，实时监测运行状态；近点优化模块接收运行状态数据，通过预测模型预测优化；远点分析模块接收预测优化后的数据，分析机组设备运行状态，生成理想运行参数；反馈控制模块基于理想运行状态参数生成调控指令，调节机组设备运行状态；故障分析模块判定机组设备异常信息，提供预警信号；用户界面模块展示控制结果和预警信号；本发明的有益效果在于：

51、1.通过前端感知模块，可以实时监测火电厂各机组设备的运行状态，及时发现异常情况，提高设备运行的安全性；

52、2.近点优化模块的预测模型可以预测设备的运行状态，并根据预测结果进行优化，提高设备的运行效率；

53、3.远点分析模块可以分析机组设备的运行状态，生成理想运行参数，为设备运行提供参考依据；

54、4.反馈控制模块可以基于理想运行状态参数生成调控指令，调节机组设备的运行状态，实现自动化控制，提高设备的调控精度和效率；

55、5.故障分析模块可以判定机组设备的异常信息，提供预警信号，及时发现潜在问题，避免设备故障的发生；

56、6.用户界面模块可以展示控制结果和预警信号，方便用户及时了解设备运行状态和异常情况，提高设备维护和管理的效率；

57、7.本发明通过将各模块集成在一个系统中，实现了对火电厂机组设备的全面监控和管理，提高了设备的运行效率、安全性和稳定性。