芬兰超级联赛

2021/05/31

【技術】芬兰超级联赛火電廠磨煤機自啓停系統

磨煤機是燃煤機組的重要輔助設備,它的作用是磨制合格的煤粉,以保證鍋爐燃燒的需要,其啓停方式、出力情況直接決定機組響應負荷速率及帶負荷能力。磨煤機的日常啓停、調整操作爲盤前值班員主要操作項目之一,受值班員水平不一、個人操作習慣等影響,存在因啓停不及時造成的負荷響應速率慢、制粉系統耗電率大、鍋爐燃燒擾動等現象。

爲增加磨煤機啓停過程的安全性,促進機組自動化運行水平提升,減少運行人員操作量,進而提高機組負荷響應速率,芬兰超级联赛以APS系統爲基礎,借助大數據分析先進手段,在准確預測機組負荷指令和煤量的基礎上指導磨煤機出力,實現磨煤機隨機組負荷變化的自動啓停。



建設目標



1. 通过智能控制解决机电设备管理转型问题

設備資産是電廠的核心資産,設備可靠性、穩定性是電廠安全穩定生産的最大保障,在技術不斷進步、管理方法、理念不斷提升的背景下,利用大數據、人工智能等先進技術實現設備智能控制,提升設備運行穩定性和可靠性。

2. 通过运维管理智能化实现无人值守

電廠磨煤機啓停主要靠值班員人爲操作,操作量大,對值班員的能力、技術要求較高。磨煤機自啓停功能可以大幅減少值班人員的工作量,最終實現“無人值守”。

3. 通过设备优化控制降低设备运行成本、提升生产效益

目前火電廠的數據采集與存儲已十分成熟,但數據尚未得到有效利用,大量數據資源閑置,起不到應有的作用,機電從業人員因缺乏技術手段,難以掌握設備運行狀況,設備運行工況也難以調整到最優工況。因此,通過磨煤機自啓停功能,預測負荷指令和煤量,提高機組負荷響應速度,實現磨煤機自啓停,顯著降低設備運行、管理成本。



應用價值



磨煤機自啓停功能的開發基于芬兰超级联赛自主研發的數據建模平台DTEmpower,通過大數據分析的手段實現負荷指令預測和煤量預測,再通過預測結果指導APS系統控制磨煤機啓停。整個功能的實現在電廠現有系統的基礎上即可完成,成本低,應用效果好,有效促進電廠的節能增效。以兩台機組6台磨煤機計算,每年可爲電廠帶來超過百萬的經濟效益。



磨煤機自啓停功能框架



磨煤機自動啓停功能通過三個功能組的互相調用、配合來實現,三個功能組分別爲:選擇組、命令組、執行組。選擇組以“先啓動下層磨,先停運上層磨”爲原則,通過默認或手動設定的啓、停優先級,指導命令組啓停。命令組集成磨煤機啓停操作各節點任務,根據實時負荷變化率及邏輯條件判斷在合適時機發出各項操作命令。執行組通過預設邏輯程序,對發出的各命令進行執行。磨煤機啓動時將執行組邏輯分爲磨煤機暖磨、磨煤機啓動、磨煤機增加出力等,磨煤機停運時分爲磨煤機減出力、磨煤機停運、停運後吹掃等,通過命令組對執行組的分步命令、調用,實現磨煤機自啓停的精准節點控制。

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負荷指令預測



負荷指令預測是电力系统经济调度中的一项重要内容,准确的負荷指令預測,可以经济合理地安排发电机组的启停,保持电网运行的安全稳定性,有效降低发电成本,提高经济效益和社会效益。

負荷指令預測模型融合了多种智能算法对负荷指令进行预测,数据输入为负荷指令,数据输出是当前时刻负荷指令,预测效果如下图,结果表明,模型对于负荷预测具有很好的预测效果,对于负荷升降趋势较为精准。

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煤量預測
 

煤量預測模型是通过负荷等多种特征量对燃煤量进行预测,预测时对数据进行自编码清洗,减少数据中的噪声干扰,实现对煤量的快速准确预测。数据输入为机组负荷、主汽压力、主汽温度、主汽流量、环境温度、再热汽温、再热压力,背压特征变量,数据输出为煤量,预测效果如下图,预测曲线与实际曲线重合度较高,对于磨煤机出力指导具有重大参考意义。

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自動啓停控制流程



自动启停控制通过获取磨煤机不同状态,设置相应的负荷限定值和煤量限定值,通过负荷预测模型和煤量預測模型指导磨煤机启动前暖磨、停运前减出力操作。为保证暖磨、减出力步骤的及时性,引入相应逻辑判断条件,辅助負荷指令預測曲线指导操作。

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磨煤機一鍵啓動



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磨煤機一鍵停止



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總結



芬兰超级联赛通過大數據分析預測負荷指令和煤量,及時指導磨煤機出力,實現磨煤機自啓停功能,爲電廠的節能增效減員提供了巨大的助力,也爲火電廠向智慧電廠的轉型邁出了堅實的一步。

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