火电厂水汽质量统计评价系统的制作方法

本发明涉及火电厂维护、化学监督，尤其涉及一种有助于减少火电机组热力设备结垢、腐蚀和积盐的水汽质量统计评价系统。

背景技术：

1、化学监督工作是关系到整个火电厂的生产安全、效率、排放控制的重要一环，监督范围包括水汽化学监督、机组启停及检修阶段的化学监督、燃料质量监督、油品质量监督、气体质量监督。其中水汽监督是化学监督工作中的一项重要工作，水和蒸汽作为火电机组热力循环系统的介质，其质量优劣对于机组的安全性、经济性和机组寿命都有重要影响，因此火电机组水汽质量检测结果(以下简称“水汽质量检测结果”)的定期统计评价是火电厂化学专业管理的一项重要工作。

2、水汽监督的主要任务是对补给水、凝结水、精处理出水、给水、炉水、蒸汽进行化验监督，以保证机组的水汽质量合格，预防和减缓设备的结垢、腐蚀和积盐，进而延长设备的使用寿命。水汽监督对火电厂的节能降耗和安全生产有重要影响。根据国外资料，美国火电厂机组非计划停运事件中约有50％是由热力设备的结垢、腐蚀和积盐问题造成的，这导致每年额外增加了30亿美元的运营和维修成本。我国某600mw亚临界机组汽轮机曾出现严重积盐，高压缸叶片积盐厚度达3mm，导致汽轮机效率显著降低，机组煤耗增加20g/(kw·h)以上，每年造成约5600万元的经济损失。

3、国内外大量实例表明，水汽监督对发电厂的节能降耗及安全运行工作有重要作用。然而许多火电厂水汽系统化学监督合格率很高，同时却出现热力设备结垢、腐蚀和积盐速率也很高的奇怪现象，这种现象也被称为“两高”现象，长期困扰着电力行业的化学技术人员。从目前的统计数据看，大多数火电机组的水汽质量合格率在99～100％，差异性不显著，而结垢、腐蚀和积盐情况差异甚大。

4、目前国内火电厂依据电力行业标准《化学监督导则》(dl/t 246-2015)开展水汽化学监督工作，该导则附录b中规定了水汽质量合格率统计表的格式，要求统计运行机组水汽质量的标准值合格率、期望值合格率等。以省煤器入口给水为例，需检测氢电导率、溶氧含量、ph值、二氧化硅含量、铁含量、钠含量共6项指标，其中各指标均要求统计标准值合格率、期望值合格率、最高值、最低值共4项数据。火电厂化学监督中出现的“两高”现象长期困扰着电力行业的化学技术人员，可见目前的火电机组水汽质量检测结果的统计评价方法不能正确反映火电机组结垢、腐蚀和积盐速率。火电厂水汽系统化学监督不准确，水汽品质恶化问题得不到及时发现，会导致发电机组水汽系统结垢、腐蚀和积盐，给电厂造成巨大的经济损失。

技术实现思路

1、本发明针对目前火电机组水汽质量检测结果统计评价存在的问题，提出一种新的水汽质量统计评价系统，有助于减少火电机组热力设备结垢、腐蚀和积盐现象。

2、其考虑目前火电机组水汽质量统计评价方法主要存在以下两方面问题：一是指标繁杂、主次不分，水汽质量监督涉及数十余种水汽样品，每种水汽样品均有多个指标，现有的统计报表主次不分，难以对实际情况进行评判，不利于发现问题；二是统计月报表信息量不足，仅有标准值合格率、期望值合格率、最大值、最小值4项，无法甄别超限值的超限程度，亦无法表现未超限值的偏差度，难以掌握水汽质量的实际分布情况。

3、根据火电厂化学专业技术监督工作经验及目前质量统计评价方法的两方面问题，本发明提出了一种有助于减少火电机组结垢、腐蚀和积盐的水汽质量统计评价系统，该方案基于计算机系统构建的软件模块，在原有的水汽质量统计评价方案的基础上进行了优化，主要包括以下三个模块环节：筛选水汽样品关键指标、纳入三个评价维度、开展水汽质量分级评价。

4、即包括分类指标输入模块、分维度评价模块，以及水汽质量分级评价模块；通过从6类共33项热力系统水汽样品指标中筛选出5类共12项显著影响热力设备结垢、腐蚀和积盐的关键指标，并接着纳入指标统计结果平均值、超限积数、期望值合格率这三个评价维度，最后采用分级评价的方式，对关键指标、评价维度进行权重赋值，计算得到锅炉补给水、凝结水、精处理出水、给水和蒸汽的综合得分。采用本发明的统计评价系统开展火电厂水汽监督工作，有助于显示差异和发现问题，帮助电厂及时整改，减少火电机组热力设备结垢、腐蚀和积盐现象。

5、本发明具体采用以下技术方案：

6、一种火电厂水汽质量统计评价系统，其特征在于：包括分类指标输入模块、分维度评价模块，以及水汽质量分级评价模块；

7、所述分类指标输入模块用于输入测量获得的锅炉补给水的电导率、二氧化硅含量，凝结水的氢电导率、钠离子含量，精处理出水的氢电导率、钠离子含量，给水的氢电导率、ph值、溶氧含量，以及蒸汽的氢电导率、钠离子含量、二氧化硅含量；

8、所述分维度评价模块采用汽质量检测结果的平均值、超限积数及期望值合格率三个评价维度，以表征水汽质量正常、异常和总体情况，对分类指标输入模块影响水汽质量的5类共12项关键指标进行统计评价；

9、所述水汽质量分级评价模块采用分级评价的方式，对水汽质量进行打分评价。

10、进一步地，所述超限积数是指将某指标的超限程度按小时累加，用于表征水汽质量对热力设备结垢、腐蚀和积盐的影响，其计算方式如式(1)所示：

11、

12、式中：s表示某指标的超限积数，n表示统计评价周期，ki表示指标在第i个小时的值，kh表示指标的高限值。

13、进一步地，对于给水ph值的超限积数应由偏高超限积数与偏低超限积数表示，ph值超限积数＝偏高超限积数+偏低超限积数×2，如式(2)所示，偏高超限积数、偏低超限积数的计算方法如式(3)、(4)所示：

14、s＝h+l×2        (2)

15、

16、

17、式中：s表示ph值超限积数，h表示偏高超限积数，l表示偏低超限积数，n表示统计评价周期，ki表示第i个小时的给水ph值，kh表示给水ph值的高限值，kl表示给水ph值的低限值。

18、进一步地，所述水汽质量分级评价模块的评价计算过程包括以下步骤：

19、(1)对5类共12项关键指标的平均值、超限积数、期望值合格率统计结果进行打分并填入打分表；

20、(2)对每一类水汽样品的各项关键指标进行评价权重分配，形成权重分配表；

21、(3)将打分表评分值记为矩阵a12×3，将权重分配表权重值记为矩阵b12×3，对矩阵a、b求hadamard积得到矩阵c如式(5)所示，矩阵c中的元素表示各指标评分与其权重的乘积：

22、c12×3＝a12×3⊙b12×3          (5)

23、hadamard积是由两个同型矩阵产生第三个同型矩阵的一种矩阵运算，第三个矩阵的每个元素是两个原始矩阵对应位置元素的乘积；hadamard积的运算方式如式(6)所示：

24、cij＝(a⊙b)ij＝aijbij          (6)

25、式中：a⊙b表示矩阵a＝[aij]与矩阵b＝[bij]的hadamard积；

26、(4)对矩阵c12×3进行分块，如式(7)所示；

27、

28、式中：c1为2×3矩阵，c2为2×3矩阵，c3为2×3矩阵，c4为3×3矩阵，c5为3×3矩阵；

29、(5)构造矩阵d5×1如式(8)所示，矩阵d表示水汽质量的综合得分；

30、d＝[d1 d2 d3 d4 d5]t        (8)

31、式中，d1～d5分别表示锅炉补给水、凝结水、精处理出水、给水和蒸汽的综合得分；d1的值为矩阵c1所有元素之和、计算方法如式(9)所示；d2～d5的计算方法如式(10)～(13)所示；

32、

33、

34、

35、

36、

37、6)最终得到的矩阵d5×1为水汽质量分级评价结果，矩阵d中的五个元素分别表示锅炉补给水、凝结水、精处理出水、给水和蒸汽的综合得分，每项综合得分的分值最低为0分、最高为100分。

38、相比于现有技术，本发明及其优选方案提供的统计评价系统开展进行火电厂水汽监督工作，有助于显示差异和发现问题，帮助电厂及时整改，减少火电机组热力设备结垢、腐蚀和积盐现象。