莱城电厂厂级监控信息系统SIS在企业精细化管理中的作用.docx
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莱城电厂厂级监控信息系统SIS在企业精细化管理中的作用
厂级监控信息系统（SIS）在莱城电厂的应用
1.工程立项背景
随着电力体制改革的逐步深入进行，如何在日趋激烈的市场竞争中提高企业的管理水平、降低成本消耗、最大限度的创造利润，已成为摆在各发电企业面前迫在眉睫的关键问题。
伴随着这一市场环境的出现，厂级监控信息系统（SIS系统）自1997年提出后短短几年中，出现了“雨后春笋”般的蔓延热潮，并逐渐成为解决上述问题的重要辅助手段。
为跟踪这一技术成果，华电国际公司于2003年9月专门成立SIS规划研究小组开展工作，积极探索SIS到底能给企业带来什么？
是否应该大规模上马？
等问题。
经过1年多的审慎调研、考察后，于2005年确定由莱城电厂负责先行试点，待试点结果评估后再作决策的指导意见。
华电国际莱城发电厂SIS系统是集生产过程实时监视、优化运行、生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统。
该系统实现了全厂生产过程监控、过程数据查询、厂级和机组性能计算、优化操作指导、机组负荷分配、机组故障诊断、状态检修、可靠性管理、技术监督等功能。
同时作为华电国际公司第一个严格按照SIS技术条件进行建设的试点项目，通过建立机组和厂级生产信息平台，为企业推行营运改善、对标管理，合理选取标竿值，加强精细化管理提供了有效途径，奠定了集团生产信息平台的数据基础。
该项目自2005年7月开始实施，历经一年的时间，经过前期试验室开发、设计联络会及多次现场调试，目前各项功能已全部投入运行。
2.工程进度
2.1SIS系统评标工作：
2005年5月13日-14日，莱城电厂SIS系统评标工作在华电国际物资公司组织下在济南进行，参加投标有西安热工院、北京华电天仁科技有限公司、北京清华同方电子科技有限公司、山东鲁能软件科技有限公司、北京南山高科有限公司五家国内著名SIS厂家，这标志着华电国际莱城电厂SIS系统试点工作进入实质性操作阶段。
2.2SIS系统定标：
2005年5月30日经华电国际SIS系统评标委员会确定，西安热工院中标。
2.3SIS系统技术协议签定：
2005年6月8-9日华电国际生产处、西安热工院、青岛华迪公司一行8人来莱城电厂签定SIS系统技术协议。
2.4SIS系统设计一联会：
2005年7月18日—20日在莱城电厂召开，本次会议双方讨论并确认了由卖方提出的SIS系统应用功能软件初步设计方案，落实了SIS系统设计所需技术资料和测点要求、讨论了SIS系统现场安装以及工程进度表。
2.5SIS系统设计二联会：
（SIS）第二次联络会于2005年9月15日—9月18日在陕西西安召开，本次会议买方审查并确认了SIS系统硬件安装情况、接口设计方案、应用功能软件详细设计方案、明确了SIS系统工程进度计划。
2.62005年8月23日，SIS机房装修验收完成。
现场电缆敷设完成。
2.7SIS系统设计三联会：
（SIS）第三次设计联络于2005年11月24日—11月27日在陕西西安召开，本次会议就SIS系统硬件安装调试工作、接口调试工作进行了总结；西安热工院详细演示了SIS系统应用功能软件，莱城电厂进行了审查；确认了SIS系统应用功能出厂验收报告；明确了SIS系统应用功能软件现场调试下一步详细工作进度。
2.8SIS系统现场调试：
2005年12月5日西安热工院人员抵达莱城电厂，开始SIS系统现场调试工作，这标志着系统工程进度由“试验室组态”阶段正式转入现场调试阶段。
2.9SIS系统应用功能投运：
2006年4月系统功能调试完毕投入运行。
3．SIS系统基本配置
2.1系统设计特点
华电国际莱城发电厂厂级监控信息系统（SIS），由数据库服务器群集、磁盘阵列、交换机、计算分析站、综合管理站、工程师站、接口机、值长站、客户端等硬件组成，其网络拓扑结构如图1所示。
SIS系统以两台核心交换机（Cisco4503）组成冗余1000M主干网，数据库服务器、计算分析服务器、状态检修服务器、SIS-WEB服务器、系统备份服务器、工程师站直接与主干网连接。
接口机（DCS接口机、DEH接口机、关口电量接口机、RTU接口机、IDAS接口机等）通过二级交换机（Cisco2950）与主干网连接。
系统所需的所有实时信息和过程参数均从下层控制网络中以通讯方式获取，数据单向传输。
图1莱城电厂SIS系统网络拓扑图
SIS系统在MIS侧设有PI镜像服务器、状态检修镜像服务器、PI-To-PI接口机、SIS-WEB服务器（MIS侧），通过二级交换机（DLinkDES-1024R+）与MIS系统主干网连接。
PI数据库服务器与PI镜像服务器，状态检修服务器与状态检修镜像服务器，PI-To-PI接口机通过正向网闸进行数据单向传输，SIS系统需要的人工设定数据通过反向网闸从MIS网->SIS网进行数据单向传输。
4．SIS系统在莱城电厂的应用
莱城电厂SIS系统投运后，随着应用的不断深化，对企业的生产、经营管理产生了深刻的影响，推动了精细化管理的深入进行，具体体现在以下几方面：
4.1资源、数据整合方面
借助SIS系统建设，莱城电厂首次将全厂各机组的DCS、DEH、MEH、IDAS、输煤、化水、辅机电量自动抄表、RTU等系统近5万点实时数据采集到了统一的PI实时数据库，并将原有的吹灰优化、锅炉风粉在线和入炉煤质在线监测系统整合至同一SIS平台下，通过网络发布的形式将生产状况的在线监视由原来集控室运行人员扩展至各级生产人员，实现了全厂生产信息的共享。
因此可以说，通过SIS系统实施，在莱城电厂构建了一条数据“高速公路”，形成了一个海量的数据仓库，打造了一个信息共享的平台，奠定了企业精细化管理良好的基础。
4.2机组的安全运行方面
企业精细化管理的前提就是管理信息数字化、信息化，依赖SIS系统低层数据积累、挖掘、分析和提炼，莱城电厂借助数据平台，强化设备分析手段，在机组安全运行的“可控、在控”方面实现了新突破。
如：
＃2机组A引风机自2006年8月28日1:
09机组启动后，负荷侧轴承温度一直偏高（70℃左右）左右（参见图2中兰色曲线）。
由引风机电机电流趋势（参见图3绿线为A引风机）可见，A引风机电机电流波动幅度和频率较B都明显偏大，表明电机A的负荷频繁变化且波动较大（一般电机负荷与电流有较好的线性关系），而由于B电机电流变化比较平滑，说明A风机负荷波动并不是由于机组负荷的变化引起的，再结合现场A风机轴颈温度较高情况，由此推断负荷侧轴承与轴颈碰磨是造成A电机负荷波动的主要原因。
SIS系统“状态检修”引风机运行状态分析软件的检测结果也印证了上述推断，由图4、图5可见A风机较B风机，随着轴承碰摩不断加剧，造成风机设备的效率明显下降，轴功率在电流变大的情况下反而变小的异常情况。
9月2日在观察到风机设备效率急剧下降情况下，及时利用负荷低谷停运A风机并解体检查，发现风机轴颈凸肩与负荷侧轴承进油口碰摩，证实了以上推论，同时避免了由于轴承化瓦造成机组非计划降出力事件的发生。
图22A、B引风机负荷侧轴承温度趋势图
图32A、B引风机风机主电机电流趋势图
图42A、B引风机风机轴功率趋势图
图52A、B引风机风机效率趋势图
4.3机组的经济运行方面
机组经济运行方面的效益主要通过优化运行方式来实现，优化运行通过SIS系统的原始数据，借助各种算法，对影响机组经济运行的各种参数，如：
锅炉热效率、氧量、排烟温度、飞灰含碳量、辅机单耗、汽机热耗率、厂用电率、高中压缸效率、高低加端差等参数进行在线计算，并将计算结果与目标值进行比较，利用偏差等计算出耗差，并分别计算各项耗差造成的费用损失。
在机组性能计算的基础上进行厂级性能计算，例如，通过机组级的参数计算，从而计算出全厂水、煤、油耗用量、机组性能系数、发供电煤耗率、厂用电率、燃煤成本等。
利用计算结果提出优化操作指导，指导运行人员及时进行参数调整，使机组运行在最佳的运行工况。
SIS系统自2006年4月投入运行后，莱城电厂依据耗差分析和生产报表的统计功能，从各机可控耗差进行细化分析，找出节煤潜力所在，从而以指导机组经济运行调整，取得了良好的经济收益。
表1机组耗差分析月报表
＃1机耗差月报
目标值
实际值
耗差
供电煤耗率
336.18
346.32
10.14
汽机热耗率
8532.84
8695.43
6.40
锅炉效率
92.84
91.96
3.12
厂用电率
5.75
5.89
0.52
自动主汽门前温度
538.00
538.03
（0.04）
自动主汽门前压力
14.81
16.46
（2.50）
再热器门前温度
535.63
527.94
0.56
低压缸排气压力
（90.13）
（90.26）
（0.55）
过热减温水流量
0.00
25.79
0.36
再热减温水流量
0.00
5.90
0.50
排烟氧量
5.94
6.89
1.40
排烟温度
125.92
131.66
1.15
飞灰含碳量
1.46
1.94
0.85
高压缸效率
81.67
78.80
3.34
排烟损失
5.04
5.68
2.28
机械未完全燃烧损失
1.06
1.30
0.85
一次风机单耗
15.10
14.53
（0.20）
送风机单耗
0.76
0.88
0.14
引风机单耗
2.63
2.90
0.32
小机进汽流量
33.69
39.87
1.79
定压－滑压－定压运行
耗差
自动主汽门前压力
－2.50
高压缸效率
3.34
小机进汽流量
1.79
合计
2.63
从以上耗差分析可知，根据机组的运行现状，仅定压－滑压－定压运行一项可降低供电煤耗约2.63g/kwh。
因此，为充分调动运行职工参与经济调整的主动性和积极性，在重新修订的《节能管理奖惩办法》中添加了供电煤耗率耗差奖惩项，通过经济杠杆的合理调控强化指标的科学管理，并加强过程监督和检查，取得了良好的效果。
4.3.1机组定滑压运行实例
为确定最佳运行参数，提高机组运行经济性，2006年2月17日—26日，莱城电厂委托西安热工院通过各负荷下不同主蒸汽参数的对比试验，确定了机组合理的定、滑压运行曲线。
不同负荷（100%、80%、70%、60%额定负荷）定、滑压试验结果见下表1至表6。
4.3.1.1试验结果分析
表1额定负荷（300MW）工况试验结果
项目名称
单位
300MW定压
5VWO
试验日期
/
2006.02.21
2006.02.21
试验时间
/
14:
30-15:
20
19:
50-20:
40
高压调节阀开度（1～6）
%
100/100/0
100/100/32
100/100/0
100/100/100
主蒸汽压力
MPa
16.505
16.059
主蒸汽温度
℃
536.3
535.4
高压缸排汽压力
MPa
3.583
3.554
高压缸排汽温度
℃
324.9
325.6
高压缸效率
%
82.11
82.90
再热蒸汽压力
MPa
3.256
3.230
再热蒸汽温度
℃
534.5
532.1
中压缸排汽压力
MPa
0.714
0.709
中压缸排汽温度
℃
336.3
334.9
中压缸效率
%
84.05
83.91
低压缸排汽压力
kPa
5.1
4.7
主蒸汽流量
t/h
995.714
981.926
发电机出力
kW
303901.9
301665.7
试验热耗率
kJ/（kW.h）
8443.5
8389.5
kcal/（kW.h）
2016.7
2003.8
试验汽耗率
kg/（kW.h）
3.276
3.255
试验热效率
%
42.64
42.91
修正后热耗率
kJ/（kW.h）
8450.0
8394.8
kcal/（kW.h）
2018.3
2005.1
修正后电功率
kW
304316.9
302354.7
参数修正后主蒸汽流量
t/h
994.045
979.520
修正后汽耗率
kg/（kW.h）
3.266
3.240
修正后热效率
%
42.60
42.88
表280%负荷工况试验结果
项目名称
单位
240MW
_14.2MPa
240MW
_15.0MPa
240MW_15.3MPa
240MW_15.9MPa
240MW_16.7MPa
试验日期
/
2006.02.22
2006.02.22
2006.02.22
2006.02.22
2006.02.25
试验时间
/
20:
30-21:
00
12:
45-13:
25
11:
40-12:
20
13:
50-14:
20
19:
00-19:
45
高压调节阀开度
（1～6）
%
100/100/0
100/100/22
100/100/0
100/100/13
100/100/0
100/44/0
100/100/0
100/32/0
100/100/0
100/25/0
主蒸汽压力
MPa
14.220
14.990
15.312
15.919
16.730
主蒸汽温度
℃
536.2
536.4
538.0
536.4
529.3
高压缸排汽压力
MPa
2.909
2.834
2.859
2.867
2.783
高压缸排汽温度
℃
323.8
315.1
315.5
311.4
299.8
高压缸效率
%
80.35
80.10
79.62
78.69
76.85
再热蒸汽压力
MPa
2.640
2.574
2.597
2.604
2.529
再热蒸汽温度
℃
524.0
521.8
524.6
519.3
516.5
中压缸排汽压力
MPa
0.573
0.556
0.561
0.561
0.541
中压缸排汽温度
℃
329.7
328.1
330.1
325.6
322.8
中压缸效率
%
83.06
82.86
82.96
82.88
82.87
低压缸排汽压力
kPa
3.2
3.3
3.1
3.4
3.5
主蒸汽流量
t/h
797.625
774.805
780.443
790.635
772.198
发电机出力
kW
248747.7
244475.1
246864.5
247003.8
238808.2
试验热耗率
kJ/（kW.h）
8452.2
8415.7
8411.5
8440.4
8481.7
kcal/（kW.h）
2018.8
2010.0
2009.0
2015.9
2025.8
试验汽耗率
kg/（kW.h）
3.207
3.169
3.161
3.201
3.234
试验热效率
%
42.59
42.78
42.80
42.65
42.44
修正后热耗率
kJ/（kW.h）
8516.3
8484.3
8485.0
8496.7
8525.1
kcal/（kW.h）
2034.1
2026.4
2026.6
2029.4
2036.2
修正后电功率
kW
250060.5
245786.6
247643.6
249269.7
241511.3
修正后主蒸汽流量
t/h
796.291
773.668
780.426
789.429
765.602
修正后汽耗率
kg/（kW.h）
3.184
3.148
3.151
3.167
3.170
修正后热效率
%
42.27
42.43
42.43
42.37
42.23
图180%负荷时修正后热耗率与主蒸汽压力的关系曲线
在240MW负荷时，主蒸汽压力由高到低时，汽轮机高压缸效率由76.85%提高到80.35%，机组的热耗率在主蒸汽压力降至15.3MPa左右时最低，为8485.0kJ/（kW.h）左右。
此时机组在滑压运行时相对内效率提高带来的收益大于循环热效率降低引起的经济性损失。
综合分析后，240MW负荷时机组滑压运行主蒸汽压力参数选15.3MPa左右为宜，参数的调整通过四个顺序阀的控制来实现，相应的5号高压调节阀保持在44%左右的位置上。
表370%负荷工况试验结果
项目名称
单位
210MW
_11.8MPa
210MW
_12.6MPa
210MW_13.2MPa
210MW_13.9MPa
210MW_16.7MPa
试验日期
/
2006.02.23
2006.02.23
2006.02.23
2006.02.23
2006.02.23
试验时间
/
14:
40-15:
10
11:
10-11:
40
10:
15-10:
45
13:
05-13:
35
16:
30-17:
10
高压调节阀开度
（1～6）
%
100/100/0
100/100/24
100/100/0
100/100/17
100/100/0
100/42/0
100/100/0
100/29/0
100/100/0
100/16/0
主蒸汽压力
MPa
11.827
12.616
13.237
13.895
16.796
主蒸汽温度
℃
535.7
535.3
535.8
535.4
534.9
高压缸排汽压力
MPa
2.483
2.486
2.476
2.456
2.481
高压缸排汽温度
℃
328.7
322.0
316.5
312.9
295.5
高压缸效率
%
80.65
79.88
79.60
77.92
75.42
再热蒸汽压力
MPa
2.252
2.255
2.247
2.230
2.255
再热蒸汽温度
℃
521.9
521.3
516.3
514.0
506.2
中压缸排汽压力
MPa
0.484
0.484
0.481
0.476
0.476
中压缸排汽温度
℃
329.5
328.8
324.7
322.7
315.1
中压缸效率
%
82.18
82.22
82.14
82.06
82.11
低压缸排汽压力
kPa
3.2
3.0
2.9
3.1
3.3
主蒸汽流量
t/h
669.872
671.487
671.375
670.126
689.635
发电机出力
kW
211628.1
213423.8
213519.3
211647.0
214973.7
试验热耗率
kJ/（kW.h）
8523.6
8486.7
8482.2
8497.7
8552.2
kcal/（kW.h）
2035.8
2027.0
2025.9
2029.6
2042.7
试验汽耗率
kg/（kW.h）
3.165
3.146
3.144
3.166
3.208
试验热效率
%
42.24
42.42
42.44
42.36
42.09
修正后热耗率
kJ/（kW.h）
8639.8
8598.2
8583.3
8599.7
8629.3
kcal/（kW.h）
2063.6
2053.6
2050.1
2054.0
2061.1
修正后电功率
kW
212291.6
214092.4
214829.1
213762.5
218496.1
修正后主蒸汽流量
t/h
668.588
669.947
670.050
668.568
687.577
修正后汽耗率
kg/（kW.h）
3.149
3.129
3.119
3.128
3.147
修正后热效率
%
41.67
41.87
41.94
41.86
41.72
在210MW负荷时，主蒸汽压力由高到低时，汽轮机高压缸效率由75.42%提高到80.65%，但是机组的热耗率在主蒸汽压力为13.2MPa时最低，为8583.3kJ/（kW.h）。
此时机组在滑压运行时相对内效率提高带来的收益大于循环热效率降低引起的经济性损失。
若继续降低主蒸汽压力，反而相对内效率提高带来的收益不及循环热效率降低带来的经济性损失。
综合分析后，210MW负荷时机组滑压运行主蒸汽压力参数选13.2MPa左右经济性较高，参数的调整通过四个顺序阀的控制来实现，相应的5号高压调节阀保持在42%左右的位置上。
图370%负荷时修正后热耗率与主蒸汽压力的关系曲线
表460%负荷工况试验结果
项目名称
单位
180MW
_11.0MPa
180MW
_11.4MPa
180MW
_11.8MPa
180MW
_16.7MPa
试验日期
/
2006.02.24
2006.02.24
2006.02.24
2006.02.24
试验时间
/
17:
35-18:
10
16:
40-17:
10
15:
20-16:
00
10:
55-11:
35
高压调节阀开度（1～6）
%
100/100/0
100/100/13
100/100/0
100/32/0
100/100/0
100/26/0
100/100/0
24/0/0
主蒸汽压力
MPa
10.928
11.424
11.882
16.521
主蒸汽温度
℃
532.0
535.3
535.0
535.2
高压缸排汽压力
MPa
2.163
2.170
2.124
2.081
高压缸排汽温度
℃
322.0
322.6
319.1
291.3
高压缸效率
%
79.82
78.44
76.69
70.89
再热蒸汽压力
MPa
1.966
1.972
1.931
1.892
再热蒸汽温度
℃
527.5
528.3
529.4
526.2
中压缸排汽压力
MPa
0.419
0.420
0.409
0.391
中压缸排汽温度
℃
335.8
336.1
336.5
331.1
中压缸效率
%
81.28
81.32
81.35
81.47
低压缸排汽压力
kPa
3.2
3.3
3.2
2.7
主蒸汽流量
t/h
555.679
557.499
545.022
562.504
发电机出力
kW
184205.4
184943.2
181061.4
180531.2
试验热耗率
kJ/（kW.h）
8568.6
8557.5
8589.3
8656.5
kcal/（kW.h）
2046.6
2043.9
2051.5
2067.6
试验汽耗率
kg/（kW.h）
3.017
3.014
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