XX智慧电厂解决方案

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智慧电厂探讨 让 工 业 充 满 智 慧 当前电厂所处状态和发展趋势 智慧电厂主要技术 l 基于三维技术的全生命周期设备管理 l 智慧电厂控制系统与安全生产技术 l 基于大数据和云平台的智能诊断服务中心 l 全方位智能化管理系统的建设 01 02 当前电厂状态和发展趋势 自动化电厂 信息初步共享 智慧电厂 创新驱动 让 工 业 充 满 智 慧 采用工业互联网技术、智 能数字传感技术、 新一代 安全型控制系统、 电厂大 数据挖掘、 云计算平台等 ， 自动化与信息化深度融合 总线仪表 、 DCS 、 PLC 、 SIS 等自动化控制设备 ， 存在信息孤岛 未来 目前 云平台 网络 NT6000 让 工 业 充 满 智 慧 智慧电厂 大数据 分析 热工 自动化 工业 4.0 信息化 智慧电厂系统目标和定位 管理费用降低 10% 让 工 业 充 满 智 慧 利润 最大化 负荷适应性好 燃料适应性强 减少非停 1 次 / 年 降低煤耗 2-3 g 运行和检修： 10% 建设周期短 投资少 智慧电厂主要技术 让 工 业 充 满 智 慧 从工程到资产全生命周期管理 让 工 业 充 满 智 慧 让 工 业 充 满 智 慧 完善的设备诊断知识分享 网络化远程诊断平台及数据库 的不断丰富与分享，将彻底摆 脱对个别专家的依赖 让设备管理工作更轻松 让设备管理工作，从此变得趣 味横生。帮助中国电力企业， 愉快地成长为世界级企业 全新电厂设备管理模式 全面支持电厂的设备管理模式 创新和管理能力提升 帮助电厂减少或杜绝非停、降负 荷和环保排放事故 帮助电厂快速培养一大 批创新型设备管 理专家 降低运维费用 帮助电厂延长设备寿 命和大修周期 1-2 年 帮助电厂大幅度降低运维 费用和运维工作量 宗旨与价值 提升可靠度 减少故障 帮助电厂极速全面提高设备 延长设备寿命 的可靠度及机组出力水平 快速培养 设备管理专家 三维可视化全景图及可视化漫游 设备监控和报警 设备装配操作演示与培训 文档关联 设备检修和维护关联 三维全生命周期设备管理 。先进 优 化 让 工 业 充 满 智 慧 连通性 微电网 与新能 源 可靠性 开放性 发电厂控制系统是实现智慧电厂最基础的一环也是最重要的一环 ，绝大部分智慧电厂所需 的信息与数据来源于控制系统 ，它是实现发电厂自动化与信息化深度融合进而实现智慧化 的核心与纽带 ，因此一个强大的安全的控制系统是实现智慧电厂的基础 ，未来新能源发电 的比例会越来越高 ，因此智慧电厂框架下的控制系统必须能实现新能源发电与微电网控制。 智慧电厂控制系统 控制系统 安全性 自诊断 智慧电厂控制系统自诊断 警告 更加详细精确的系统诊断功能 温度超限 对时失效 日志溢出 拨码失效 SOE 缓存溢出 看门狗故障 综合故障 冗余同步故障 冗余心跳故障 同主状态故障 同步网络故障 控制网络故障 综合故障 电源故障 故障 现场总线实现设备数字化联通 通信 / 网关 DTM 设备 DTM De mieAet. 智慧电厂控制系统开放性 智慧电厂控制系统开放性 现场总线设备管理软件实现设备可视化管理 FDT 监视 器及状态 日志管理 网络拓扑 规划 DTM 组 件 界面 DTM 设 备 库 EDD 设备库 ( 通用 DTM) 发电厂部分子系统具备功能安全认证，并具备相应的 SIL 等级，已经逐步成为 国内外火电领域大量合同的必备条款。 智慧电厂下发电厂控制系统需要更高的可 靠性和安全性 ： 火力发电厂 FSSS ， FSSS 系统需要符合 SIL3 安全完整性水平。 ETS 系统 ， ETS 系统需要符合 SIL3 安全 完整 性水平。 让 工 业 充 满 智 慧 智慧电厂控制系统功能安全 智慧电厂实现了自动化层面与信息化层面的深度融合，对控制 系统的信息安全提出更高的要求： n 所有控制器网络接口具备硬件级可配置的广播报文 & 组播报文过滤以 及流量控制功能，所有报文经过通讯审计 n 根据控制系统网络通讯特征特别定制的交换机，具备更高的可靠性和 安全等级 n 控制器核心采用源码可审计的高性能实时操作系统，系统资源全静态 分配，与 eNet 网络无关的网络端口全部关闭 n 控制器 CPU 采用与 PC 机 CPU 指令完全不同的嵌入式高性能处理器， 控制器应用程序与实时操作系统内核紧密绑定 n 控制器不支持加载可执行程序，完全避免网络病毒注入侵害与网络蠕 虫攻击 n 上位机软件完全跨平台设计，支持 Windows 、 OSX 、 Linux 、 UNIX 系统，可根据用户需要配置上位机系统 让 工 业 充 满 智 慧 智慧电厂控制系统信息安全 磨煤机 蒸汽发生器 电厂特性 让 工 业 充 满 智 慧 反馈 （基于模 糊控制） 补偿修正 Pel set k * df 前馈 ( 基于 模型 ) 自适应预 模糊控 制 先进控制技术 自适应预 估控制 PI pHP 设定点 * P el 在线模型辨识 热负荷 设定点 pressure 设定点 * p pHP set HP - 根据市场需要满足不同的要求 压力节流 负荷设定点与实际 负荷的延迟大 4% 过燃 30% 过燃 实际负荷跟踪负荷设定点 过燃和节流 105 % 105 % 230 bar 550 °C ----- 实际负荷 ----- 实际压 力 ----- 负荷设定 ----- 压力设 定 65 % 65 % 150 bar 350 °C MCS FSSS SCS ECS …… 常规逻辑 让 工 业 充 满 智 慧 锅炉、汽机、电气等等 APS 上层逻辑 APS APS 是否投入 ? APS 功能 -APS 和常规 逻辑 每个断点顺控组应具有中 断及恢复功能。按设备的 运行情况选择执行步序 具有一定超驰控制能力 ， 例如断点自动选择以及并 行系统的跳步运行 操作员站上具有根据系统 控制逻辑的操作画面及指 导 实现对各设备系统子组顺 控功能组的调度工作 采用断点的形式 ，将机组 各种系统按机组启动或停 止要求进行分类控制 分为机组启动顺序控制和 机组停止顺序控制两组 机组 APS 控制系统设置为 按需使用 ，不投入时不 影 响机组的正常控制 APS 控制系统状态控制 具有对系统子组状态的监 控功能 让 工 业 充 满 智 慧 APS 功能介 绍 n 锅炉多层 3D 温度场及气体成分浓度分布测量系统 n 锅炉热态动力场试验平台 特殊测量 + 控制优 化 炉膛截面通道 交叉点数据 温度和浓度重现 SART Spline n 通过算法实现温度和浓度的炉膛分布重现 n 通过 SART 方法计算出响应通道交叉点的值 网络型锅炉 CT 及燃烧优化技 术 燃烧器故障、配风不均衡等都会导致火球偏离中心，并带来 以下害处： 火焰贴近水冷壁受热面，导致该区域氧量过低，氧气从水冷壁 管 析出，致使管子过早老化最终泄露 水冷壁管维修费提高 过热器、再热器受热不均导致损坏 炉膛结焦增多 飞灰含碳量增高 NOx 排放量增加 让 工 业 充 满 智 慧 切圆燃烧 - 火球是否居中从此得到验 证 一个理想的火球应该是平衡、居中的！ 影像覆盖整个炉膛 火球偏离中心 火球居中 微型电网控制 -- 舰船、海岛和高耗能企业自备电 厂 1# 锅炉 2# 锅炉 3# 锅炉 4# 锅炉 5# 锅炉 6# 锅炉 7# 锅炉 8# 锅炉 220t/h 220t/h 220t/h 220t/h 220t/h 220t/h 220t/h 220t/h #1 汽机 50MW #2 汽机 50MW #3 汽机 50MW #4 汽机 50MW 主蒸汽管道 #5 汽机 50MW #6 汽机 50MW #7 汽机 50MW #8 汽机 50MW 母管压力 1 站 4 站 3 站 2 站 3 站冲击负荷为 150MW ，主要由热轧引 起。 200MW 正常负荷为 550MW-700MW 之间 100MW 160MW 2# 锅 炉 890t/h 1# 锅 炉 890t/h #1 汽机 300MW #2 汽机 300MW 母管压力 130M W 传统发电厂控制技术中，当电气主开关跳闸后，控制系统的反应是自动连锁跳机以此来 实 现对发电机组的保护，但是不是每次的连锁跳机都是必要的，这给发电厂运行带来很大的 经济损失。 实际上，当电气主开关跳闸后，如果可以让发电机组快速降负荷至最小负荷（厂用电负 荷），并稳定下来，然后由操作人员决定是否手动停机，这样可以极大降低停机损失。 当电气主开关跳闸后，让发电机组快速降负荷至最小负荷并稳定的过程是一个典型微型 电 网控制过程 ，因此在传统发电厂控制系统中内置微型电网控制技术，并实现发电厂电 气开 关跳闸后发电机组不停机控制，是对传统发电厂控制技术的一个极大改进，能够大 幅提高 机组的安全生产水平。 发电厂控制系统中实现微电网控制技术的条件： DCS 与 DEH 控 制 系 统 必 须 有 极 高 的 性 能 ， DCS 回路控制周期不大于 100 毫秒 ， DEH 控 制周期不大于 20 毫秒 DEH 与 DCS 系统必须具备与电气信号、 电 网 信号检测仪表的快速通讯能力 ，能够将 电网 检测信号引入控制系统构成快速闭环调 节 微型电网控制之 -- 短时间带厂用 电 让 工 业 充 满 智 慧 诊断服务中心 发电厂 云平台 网络用户 互联网接入 设备 厂商 专家 系统 第三 方机 构专 家系 统 终端 用户 接入 设备 智能诊断云平台 基于大数据和云平台的智能诊断服务中心 大 数据 挖掘 与设 备预 警 远 程诊 断支 撑系 统 远程 协助 系统 旋转 机械 诊断 系 统 - TDM 凝汽 器清 洗机 器人 系统 设备 数据 采 集 - 锅炉 CT NT6 000 分散 控制 系统 单向隔离网闸 自校 正仿 真系 统 事故预报 运行优化 科远股份基于工业互联网、采用大数据和云平台的智能诊断服务中心，结构高度灵 活，终端用户可以通过任何可以接入互联网的设备访问该平台，该平台的功能及用 户展现方式保持对 PC 端、手机端、平板电脑端的友好性。 通过科远云平台 ，电厂用户和设备厂商以 及第三方机构可以实现最小的投入以及最 大的价值体现。 当然电厂用户或者设备厂商以及第三方机 构也可以选择自行建立云平台的硬件设施 而科远股份提供整体解决方案。 让 工 业 充 满 智 慧 云平台部署的灵活性 利用数据挖掘的结果 ，可以对重点设备的健康度进行量化分析 ，实现对 重点设备的综合监测及分析。 设备状态检测与早期预警 科远云 科远云平台 ，借助 SyncBASE 实时数据 库存储海量数据 科远云 数据传输层 数据接入单向隔离网闸 ，通过 GPRS 、 3G 、 WIFI 、 VPN 等上传至科远云 数据接入层 可以采集各种智能设备、系统及非智能 设备 高级应用层 基于科远云可以提供设备在线监测、事 故预警等高级应用 远程诊断与协助系统 管理 让 工 业 充 满 智 慧 。 智能 : 利用科远从事 DCS 、 仿真、 管控信息系统的优势 ，有效 的衔接业务数据 、 监测数据、 控制数据 ，形成自下而上、 贯通的数据流 ，为企业的各 项生产 、 经营分析 ，提供真 实、 及时的依据 ，形成控制、 生产、经营一体化平台。 让 工 业 充 满 智 慧 智能一体化平台 实时 监控 运行 优化 生产 运行 安全 环保 经营 决策 经营管理 生产管理 控制管理 企业信息服务平台 空间数据 引擎 三维渲染 引擎 交互浏览 引擎 无线定位 服务 网络发布 服务 语音对讲 服务 智能电厂 数据库 空间 信息 专题 信息 定位 信息 三维 信息 生产 数据 实时 监控 视频 监控 设备 资产 电子 档案 … _ _ ' 交互展示 平台 应急管理 平台 生产管理 平台 维修管理 平台 定位服务 平台 施工管理 平台 … 企 业 信 息 服 务 平 台 标 准 规 范 SyncPlant 信息化平 台 业务数据接口（ XML 、 ODBC ） / 企业服务总线（ ESB ） 离在线 性能试 验系统 故障诊 断分析 系统 参数劣 化分析 系统 振动分 析专家 系统 工况寻 优专家 系统 其他专 家系统 …… 空间数据 三维数据接口 数据维护管理系统 三维 模型 管理 空间 信息 管理 定位 信息 管理 专题 信息 管理 柔性化的流程平台 各产业 单位分析 l 数据平台 l 技术平台 l 集成平台 数据中心 实时数据库 非结构化数据库 GIS 数据库 财务管理 人 源 物资管理 工程管理 生产管理 SIS 协同办公 … … 管理 力资 辅助决策支持系统 工程分析 财务分析 营销中心 项目分析 预算分析 生产经营预测 指标管理 管理驾驶舱 辅助 管理 分析 辅助 决策 分析 综合业务报表 关键绩效监控 辅助决策支持 运行分析 物资分析 设备分析 营销分析 成本分析 业务数据库 HR 分析 系统集成 … 智慧燃料 = 智能化的过程管控 + 智慧的业务管 理 采样 无人干预 精准管控 信息管控 物流管控 设备管控 看得见、控得住、管得好 燃料智能管控中心 数字化煤场 配煤掺烧 入炉上仓 样品 制样 计量 入厂 化验 V 掺配区 管控燃料供应链全过程的燃料业务管理 煤棚 配煤掺烧 燃料结算 煤仓监视 入炉上煤 供应商管理 成本费用 集中管控 采制化 计划 合同 入厂计量 储煤罐 调运 > ▲ 计划管理 . 统分结合 燃料结 算 . 价 入厂煤 . 质 入厂煤 . 量 打通燃料信息流，贯穿燃料全过程 数字化煤场 配煤掺烧 副产品（灰、石膏等） 入炉煤 . 质 入炉煤 . 量 无线智能终端的应用 工业级 Pad 日常智能手机、 Pad 坚持 合作 开放