数据管理系统(DM2000)在火电厂中的应用
作者:马欣欣
华北电力设计院

    火电厂的设备管理软件在国外很早就有应用,但真正的完善和深化是九十年代的事情。随着自动化水平和企业管理水平的不断提高,人们对设备维护的认识水平和管理水平也在提高。从目前国外的发展趋势来看,一般将火电厂的设备维护划分为四个层次:
    (1) 故障维护,也是最低层次的维护,即设备只要在运行,就认为不需要进行维护,设备故障后,将设备更换下来再进行维护。
    (2) 周期性维护,即不管设备运行状况如何,性能是否下降,都按照一定周期(日历时间的累积)对设备进行停机维护。
    (3) 以时间为基础的维护,即按照设备的实际运行时间(实际运行小时数的累积),根据经验对设备进行维护。
    (4) 以工况为基础的维护,也是一种预防性维护。这是目前最高层次的设备维护水平,即在生产过程进行中,对设备的多种性能指标进行实时检测和评估,然后根据预先确定的数学模型,进行复杂的分析、计算和预测,依此确定设备的维修时间。

    目前在国外大容量火电机组上,一般都是依据设备本身的特点来确定维护层次,例如:对于冗余配置的、成本较低的设备,采用故障维护方式;对于维护费用较低的设备,采用周期性维护方式;对于两位式阀门、电动机等设备,则通过计算实际运行小时数,采用以时间为基础的维护方式;而对于锅炉、汽轮机、风机、泵组等大型设备,则采用以工况为基础的维护。

    在实际应用中,由于火电厂设备种类较多,性能特点各不相同,专用软件包种类也较多,因此,设备管理软件又细分为设备管理软件、备品备件管理软件以及一些用于特殊设备维护的管理支持软件,如大型设备的寿命损耗和计算软件、设备故障诊断和分析软件等等。

    设备管理软件充分利用了现代计算机系统数据库和电子表格等技术日新月异、超高速发展的特点,对单元机组或全厂所有设备进行运行和维护管理。它不仅可以根据日历时间或设备的有效运行时间来确定需要维护的设备(即可以对设备进行周期性维护和以时间为基础的维护),还可以在维护完成后输入标定和维修数据,方便用户进行查询和生成报告。

    本特利内华达公司的专门用于监视旋转机械工作状态的数据管理系统(DM2000),通过实时、自动、连续地采集和存储汽轮发电机轴系、或其它大型旋转机械(如风机、水泵等)的振动振幅、相位等数据,提供给操作员和工程师一个实时的轴系运行档案,它还可以提供轴系诸如轴心轨迹图、频谱图、波德图、级联图等多种形式的分析画面和数据,以支持轴系的早期故障诊断和预测维修。这个软件包在国内大型机组上已有较多的应用。

    本特利内华达公司另外还可以提供一个软件-机械状态管理系统(MCM2000)。这是一个实时的专家系统,包括一个本特利内华公司专门用于旋转机械的知识库和相应的推理机。它可以根据MCM2000采集到的数据来检查旋转机械的状态,并根据知识库中存储的本特利内华达公司在旋转机械特性研究方面四十年的经验对设备进行自动的故障诊断和机械信息管理,最后给出带有严重程度的故障结果和推荐的改正措施。MCM2000软件已在安徽平圩电厂2x600MW燃煤机组和河北三河电厂2x350MW 燃煤机组上投入使用。

    目前这两个软件包,尤其是DM2000,在国内300MW机组上应用很普遍,就是因为软件包的价格与汽轮机重大事故所造成的损失相比是微乎其微的;而且,早期的轴系故障诊断,不仅有利于运行人员及时地处理故障,避免重大事故的发生,还能减轻汽轮机的寿命损耗,延长汽轮机的工作寿命。另外,优化管理软件所带来的经济效益和社会效益,有的虽在短期内不会充分显现出来,但从电厂的长远利益来看,这种科学的管理会给电厂带来很大的收益。

    需要说明的是,我们认为,不仅对于2000年示范电厂,而且对于我们正在进行的其它工程也一样,都应该通过限额设计和优化设计,降低整个电厂的造价,并提高性能。但降低造价,不是各专业按各自在工程中所占的百分比等同地下降,而是应该随着计算机技术的发展、进步和我们观念的进一步转变,在降低整个工程造价的同时,加大热工自动化在整个工程中的投资比例。对于控制系统,不仅要选用性能价格比优良的硬件,更要在软件的选用上认真研究,加大投入,使机组的性能更加优化,管理更加科学、有序,这才是我们努力的方向。

    从发展的观点看,优化软件的功能将越来越强,价格则会越来越低。以本特利内华达公司的DM2000软件包为例,1996年8月推出时的价格大约为每套1.4万美元左右,但现在,该软件包已进行了多次更新和升级,功能增加了很多,如网络功能、远程通讯功能等,价格却降至每套软件1万美元左右,降幅达25%。

    虽然国外有些优化软件在很多大机组上已有成功运行的经验,但是,由于计算机技术发展很快,因此,其软件包的功能也处在不断完善的过程之中,而且,对机组带来的效益,也可能由于主机制造厂的不同而有所差异,尤其是国外优化软件在国产大容量燃煤机组上的应用效果,尚待实践证明。因此,我们建议,面对国外众多厂家的优化软件,在试点应用之前,由国家电力公司或电力工程咨询公司组织有关专家,对效益显著并有较多业绩的优化软件的应用情况详细地进行考察、分析和论证,从而提出推荐采用的优化软件方案,确保优化软件的成功应用。

    当今的时代,是一个知识经济高速发展的时代,也是各个学科不断吸收新技术、向外发展、互相渗透的时代。同样,火电厂的控制和管理,也都处在不断发展、互相渗透的过程之中,其边界越来越模糊。控制的含义已不再仅仅是狭义的过程参数的实时控制,而是有了更广义的扩展,它包括了机组的运行优化的控制,设备采购的控制,成本控制,效益控制等多个方位和层次的控制;而实时控制系统也只有在更深层次的管理软件的支持下,才能达到最佳的优化运行点。因此,我们说,随着自动化技术的进一步发展,将彻底消除'自动化孤岛'现象,火电厂的厂级自动化将达到真正意义上的管控一体化。火电厂优化软件的全面采用,也必将会推动我国大容量火电机组达到真正意义的节能降耗、提高效益,从而全面接受市场的挑战,这也是我们21世纪电厂自动化的发展方向。