新华公司大型火电机组性能分析系统XPAS

　　一、引言
　　
　　目前国内大型火电厂和机组基本实现了控制系统的DCS化，一股“DCS”的浪潮正在席卷各种类型的电厂和机组。在电厂和机组计算机控制的基础上，越来越多的电厂开始重视运行经济性问题，优化运行逐步成为电厂运行管理的一项重要内容。
　　
　　性能计算是DCS系统的一个重要功能，但是传统的性能计算功能主要是为生产管理服务的，对计算的实时性要求不高（通常是十分钟或更长时间计算一次），而且除了性能计算功能之外，没有性能分析和运行指导功能。显然这样的性能计算功能对优化运行的指导作用是非常有限的。
　　
　　随着计算机技术的迅速发展，以新型DCS系统平台（如新华公司的XDPS-400系统）为基础，*可以实现性能计算以及更复杂的分析和计算功能的实时在线计算。以实时在线性能计算功能为基础开发出的性能分析系统，与DCS系统结合在一起，将能够更充分的发挥DCS系统的潜力，使DCS系统发挥优化运行的作用。
　　
　　新华公司“大型火电机组性能分析系统”XPAS是新华公司在XDPS系统基础上开发的面向运行的软件系统。该系统提供了性能计算、能损分析、故障诊断和运行指导三种分析和诊断功能，是电厂辅助优化运行和优化管理的有效工具。
　　
　　二、XPAS的性能计算功能。
　　
　　DCS系统配置XPAS的性能计算软件后，能提供机组及主要辅机的性能值和机组性能的长期变化趋势。利用此功能，运行人员和管理人员将能够知道机组当前运行的性能指标；通过DCS的报表功能和历史记录功能，管理人员能够知道各个运行班组的平均运行性能指标和机组性能的长期变化趋势，为运行考核和设备维修提供依据。性能计算功能提供了许多不能直接测量的机组和主要设备的性能指标：
　　
　　1.机组性能如机组热耗率、汽耗率、循环热效率、厂用电率、发电煤耗、供电煤耗等。
　　
　　2.锅炉性能如燃烧效率、排烟热损失和其他各项燃烧损失等。
　　
　　3.空预器性能如空预器漏风率、烟气侧效率、空气侧效率等。
　　
　　4.汽轮机性能如汽缸进汽流量、排汽流量、效率、输出内功、低压缸排汽干度、低压缸排汽焓等。
　　
　　5.小机和给水泵性能如小机效率、给水泵效率、给水泵给水焓升等。
　　
　　6.加热器性能如进汽流量、端差、抽汽管道压损、给水焓升等。
　　
　　7.除氧器性能如进汽流量、抽汽管道压损、过冷度等。
　　
　　8.凝汽器性能如过冷度、传热端差、循环水温升、传热系数、清洁度系数、循环水流量（热平衡法计算）等。
　　
　　三、XPAS的能损分析功能
　　
　　XPAS的性能计算功能提供了机组的当前性能值，但是运行和管理人员并不能知道在满足机组当前发电量指标前提下的可能*性能指标，也不知道各参数偏差对于性能指标偏差（*性能指标与当前性能指标之差）的贡献量（称为能损），优化运行和安排检修仍然无从下手。能损分析功能试图解决这个问题，它是为优化运行和优化设备检修而开发的软件。首先，性能分析系统的能损分析模块计算出当前机组的标准工况（此工况为与当前机组总给水流量相同情况下机组可能的*性能工况）；然后将机组的当前运行工况与这个标准工况相比较，利用等效焓降理论计算出具体参数偏差对于性能指标偏差的贡献（参数偏差引起的能损），这样运行人员可以有针对性的进行运行调整，管理人员可以有针对性的安排检修，达到优化运行和优化设备检修的目的。
　　
　　能损分析项目有以下内容：
　　
　　1.主蒸汽压力偏差引起的能损；
　　
　　2.主蒸汽温度偏差引起的能损；
　　
　　3.再热蒸汽温度偏差引起的能损；
　　
　　4.过热器喷水减温引起的能损；
　　
　　5.再热器喷水减温引起的能损；
　　
　　6.加热器端差增大引起的能损（各个加热器）；
　　
　　7.管道散热增大引起的能损（各个抽汽管道、主蒸汽管道、再热蒸汽管道、主给水管道）；
　　
　　8.管道压损增大引起的能损（各个抽汽管道、主蒸汽管道、再热蒸汽管道、主给水管道）；；
　　
　　9.凝汽器真空降低引起的能损；
　　
　　10.凝汽器过冷度增大引起的能损；
　　
　　四、XPAS的故障诊断和运行指导功能
　　
　　XPAS的能损分析模块能够实时定量算出各种参数偏差引起的能损，但是能损的产生可能是由于运行的原因所引起，也可能是由于设备的原因所引起。当机组运行时，参数的变化可能是某种事故的先兆。如何区分是运行原因引起的能损还是由于设备原因引起的能损？如何通过运行调整减小能损？设备引起能损的可能原因是什么？参数变化可能是哪种事故的先兆？定位故障后应采取什么处理措施？本模块试图回答这些问题。本模块包含以下内容：
　　
　　1.运行指导和设备状况诊断指导。给出参数偏差引起能损增加的可能原因和解决方案。
　　
　　2.故障预报、故障诊断和故障处理指导。参数变化所表征的设备故障，有经验的运行人员可能较早发现。但由于机组运行时需要监测的参数很多，或由于运行人员的疏忽，都有可能不能及早发现故障。利用计算机软件辅助故障预报和故障诊断是解决这个问题的有力工具。计算机软件还能够提出故障处理的指导性意见，起到“运行专家”的作用，减轻真正运行专家的劳动强度，这更是一般人力所不及的。
　　
　　本模块利用专家系统原理，吸收了许多电厂运行专家的知识。为使得软件更为“人性化”、更为切合具体机组的实际，可以将具体机组的炉、机、电运行规程的相关内容都做进软件中，并按照具体电厂专家的意见设计人机界面。
　　
　　五、XPAS系统的优点和与MIS系统的区别
　　
　　1.XPAS系统是面向运行的软件系统，与MIS系统面向管理的开发取向不同；
　　
　　2.XPAS系统是在新华公司XDPS系统基础上开发的软件系统，其分析和计算结果可在所有DCS操作员站上调阅，直接起到指导运行的作用；MIS系统只能从DCS系统获取数据，不能直接指导运行。
　　
　　3.XPAS系统秉承了新华公司XDPS系统软件的全部优点（实时性、灵活性、易学习性、自主知识产权），适用于新华公司XDPS的DCS系统，也可适应其他的DCS系统。
　　
　　五.运行硬件环境
　　
　　1.完整软件系统的运行需在DCS系统网络中增加一个性能计算站，如图1所示。性能计算站的配置同历史站。

　　
　　2.单独的性能计算功能软件也可利用DCS系统的工程师站运行。
　　
　　注：XPAS为英文XINHUAPERFORMANCEANASYSISSYSTEM的缩写