一、引言
    計(jì)算機(jī)信息化管理技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的信息化控制技術(shù)得到迅猛發(fā)展，現(xiàn)在大型火電廠信息化系統(tǒng)的控制已普遍采用集散控制系統(tǒng)DCS和PLC程控系統(tǒng)，大大提高了機(jī)組的自動(dòng)化水平。
    火電廠監(jiān)控信息系統(tǒng)就是采集和處理全廠生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)作為一種以優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行、提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為主要目標(biāo)的信息系統(tǒng)，已在火電廠廠級(jí)管理方面發(fā)揮了重要作用。為配合國(guó)內(nèi)電廠監(jiān)控信息系統(tǒng)的發(fā)展，提供先進(jìn)控制及優(yōu)化管理系統(tǒng)。
    二、信息化管理系統(tǒng)框架
    先進(jìn)控制及優(yōu)化管理系統(tǒng)是基于廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)平臺(tái)，介于基礎(chǔ)控制系統(tǒng)(DCS、PLS等)和工廠管理信息系統(tǒng)之間。
    先進(jìn)控制及優(yōu)化管理系統(tǒng)集優(yōu)化控制系統(tǒng)和優(yōu)化管理系統(tǒng)為一體，協(xié)助電廠用戶實(shí)現(xiàn)管控一體化的目標(biāo)。其中，優(yōu)化控制系統(tǒng)主要包括鍋爐燃燒優(yōu)化控制和過(guò)熱蒸汽的溫度優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)燃燒熱效率的最大化和較低的廢氣排放量，提高了循環(huán)效率，同時(shí)使煙氣的熱損失最小，對(duì)節(jié)能減排具有重要意義。




    三、信息化控制系統(tǒng)的優(yōu)化措施
    (一)燃燒優(yōu)化控制。燃燒空燃比是影響鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的非常重要的參數(shù)。關(guān)系到燃燒是否完全，空氣供應(yīng)是否過(guò)剩太多，它是影響鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)參數(shù)。燃燒優(yōu)化控制由燃燒優(yōu)化器和控制協(xié)調(diào)器組成。燃燒優(yōu)化器首先建立一個(gè)燃燒過(guò)程的時(shí)變自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)模型。這個(gè)模型通過(guò)對(duì)煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)的連續(xù)測(cè)量及燃燒特征曲線的描述可以表示燃燒過(guò)程的熱效率。這個(gè)燃燒特征曲線圖說(shuō)明了燃燒效率、CO和NOx排放量與空燃比的關(guān)系。當(dāng)空燃比上升時(shí)，CO排放量呈急速下降趨勢(shì)，而NOx排放量卻呈上升趨勢(shì)。燃燒優(yōu)化器考慮煙氣中的CO和NOx濃度隨空燃比的變化規(guī)律，同時(shí)考慮環(huán)保規(guī)定的煙氣排放上限值。實(shí)時(shí)計(jì)算最優(yōu)的燃燒空燃比，實(shí)現(xiàn)燃燒熱效率的最大化和較低的廢氣排放量。提供給DCS基礎(chǔ)控制層去執(zhí)行和參考。燃燒控制協(xié)調(diào)器接受分配到的總?cè)剂显O(shè)定值和燃燒優(yōu)化器計(jì)算來(lái)的空燃比，考慮燃料供給和空氣流量的實(shí)際測(cè)量值，同時(shí)考慮燃料供給和空氣供給通道不同的動(dòng)態(tài)特性，采用多變量預(yù)測(cè)控制算法，實(shí)時(shí)計(jì)算燃料供給和空氣流量的目標(biāo)值。提供給DCS基礎(chǔ)控制層去執(zhí)行和參考，最終使鍋爐內(nèi)的空燃比維持在最有效狀態(tài)。
    (二)蒸汽溫度優(yōu)化控制。蒸汽溫度優(yōu)化控制是用來(lái)調(diào)節(jié)過(guò)熱蒸汽溫度的，將蒸汽溫度的輸出變化控制到最小。這樣就可以允許較高的溫度設(shè)定值以提高機(jī)組的循環(huán)效率。蒸汽溫度優(yōu)化控制接收蒸汽溫度設(shè)定范圍和過(guò)熱蒸汽輸出溫度測(cè)量值，考慮煙氣溫度、蒸汽輸入溫度和蒸汽流量的擾動(dòng)因素，采用預(yù)測(cè)控制算法計(jì)算減溫蒸汽溫度設(shè)定值，提供給DCS基礎(chǔ)控制層去執(zhí)行和參考。蒸汽溫度優(yōu)化控制將蒸汽溫度的輸出變化控制到最小，可以允許更高的溫度設(shè)定值，同時(shí)不超出熱應(yīng)力極限，這樣只能允許較低的溫度設(shè)定值，從而獲得較低的循環(huán)效率。


    四、優(yōu)化管理系統(tǒng)措施
    (一)全廠信息化性能計(jì)算。電廠性能的測(cè)量和監(jiān)控對(duì)于電廠的整體收益來(lái)說(shuō)已變得日益重要。為了更有效地利用現(xiàn)有的設(shè)備滿足電力需求的變化，為了更好地掌握電廠運(yùn)行狀況并找出需要改進(jìn)的環(huán)節(jié)，全廠實(shí)時(shí)性能計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生。全廠實(shí)時(shí)性能計(jì)算為電廠設(shè)備提供所有的熱力學(xué)和熱平衡計(jì)算，包括全廠性能分析、機(jī)組性能分析、鍋爐性能、汽輪機(jī)性能、凝汽器性能、給水加熱器性能、空氣預(yù)熱器性能、除氧器性能、冷卻塔性能、大型風(fēng)機(jī)和泵的性能等等。
    (二)動(dòng)態(tài)負(fù)荷分配。隨著電力市場(chǎng)改革的深入，發(fā)電廠將更自主地根據(jù)市場(chǎng)需求和經(jīng)濟(jì)效益直接安排廠內(nèi)各機(jī)組進(jìn)行電力生產(chǎn)。動(dòng)態(tài)負(fù)荷分配就是根據(jù)電廠各機(jī)組的運(yùn)行狀況性能和效率等綜合因素，在幾臺(tái)機(jī)組問(wèn)進(jìn)行合理的負(fù)荷分配和調(diào)度，使電廠在任何情況都在最經(jīng)濟(jì)的工況下運(yùn)行。動(dòng)態(tài)負(fù)荷分配通過(guò)與調(diào)度部門進(jìn)行信息交換，接受調(diào)度端對(duì)整個(gè)電廠下達(dá)的日負(fù)荷曲線，在線訪問(wèn)實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的有關(guān)各機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行狀況、性能和效率等信息，自動(dòng)合理地制定各臺(tái)機(jī)組每日的運(yùn)行負(fù)荷曲線，供值班長(zhǎng)和操作人員執(zhí)行和參考。
 (三)鍋爐吹灰的優(yōu)化措施。燃煤鍋爐各換熱器表面的結(jié)渣和積灰將會(huì)導(dǎo)致受熱面熱導(dǎo)率的下降。爐內(nèi)的吸收總熱量減少，而鍋爐煙氣的溫度上升等。吹灰器是鍋爐實(shí)際運(yùn)行中最常見(jiàn)的一種除灰設(shè)備。然而，過(guò)度吹灰將會(huì)對(duì)鍋爐內(nèi)管路形成腐蝕，并造成熱能損失。爐膛溫度一般都很高(1000℃ 以上)，測(cè)量?jī)x器難以安裝，所以實(shí)時(shí)檢測(cè)鍋爐受熱面的積灰程度存在困難。鍋爐吹灰優(yōu)化首先從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)讀取相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)建立統(tǒng)計(jì)模型，同時(shí)建立基于熱力學(xué)平衡原理的鍋爐系統(tǒng)機(jī)理模型。然后采用統(tǒng)計(jì)模型和機(jī)理模型同時(shí)計(jì)算鍋爐設(shè)備的清潔因子，實(shí)時(shí)檢測(cè)鍋爐各受熱面的清潔程度，對(duì)吹灰操作進(jìn)行收益損耗分析，確定吹灰的損耗一收益平衡點(diǎn)，最大化吹灰效益。
    (四)優(yōu)化設(shè)備壽命的管理措施。設(shè)備壽命管理用于實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐管道、汽包和汽機(jī)轉(zhuǎn)子的金屬材料的老化狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和管理。設(shè)備壽命管理根據(jù)設(shè)備廠家或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和工況的變化情況進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行設(shè)備壽命的折算和累計(jì)，從而預(yù)測(cè)部件的老化程度、老化速度、使用壽命和失效時(shí)間，并進(jìn)一步提供綜合的分析和建議。設(shè)備壽命管理自動(dòng)監(jiān)測(cè)各個(gè)部件運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)。實(shí)時(shí)計(jì)算各部件的應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)，獲得設(shè)備壽命的計(jì)算結(jié)果。設(shè)備壽命管理增加了設(shè)備可用性，這意味著更少的設(shè)備停機(jī)，也減少了維修時(shí)間和勞務(wù)成本。其結(jié)果是增加了產(chǎn)品產(chǎn)量，使生產(chǎn)運(yùn)行維持在最佳狀態(tài)附近。

    五、結(jié)論
    先進(jìn)控制及優(yōu)化管理系統(tǒng)通過(guò)各種優(yōu)化控制可以提高鍋爐的燃燒熱效率，減少火電廠的燃料消耗，降低發(fā)電成本。通過(guò)優(yōu)化管理系統(tǒng)使電廠操作人員掌握全廠和各機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行狀況、性能和效率等信息，在幾臺(tái)機(jī)組間進(jìn)行合理的負(fù)荷分配和調(diào)度，進(jìn)一步保證機(jī)組運(yùn)行安全。延長(zhǎng)部件工作壽命。先進(jìn)控制及優(yōu)化管理系統(tǒng)將會(huì)完善監(jiān)控信息系統(tǒng)的功能，進(jìn)一步推動(dòng)監(jiān)控信息系統(tǒng)在我國(guó)電廠的推廣應(yīng)用，并為我國(guó)倡導(dǎo)的節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。