一种配置机力塔的燃机电厂冷端运行优化控制系统及方法
技术领域
本发明涉及电厂运行控制技术领域，特别是涉及一种配置机力塔的燃机电厂冷端运行优化控制系统及方法。
背景技术
燃机电厂冷端主要典型设备包括汽轮机低压缸、凝汽器、机力塔、循环水泵、真空泵、胶球清洗装置等，冷端真空性能好坏对整个燃机电厂的热效率和经济效益影响巨大。冷端真空差是燃机电厂存在的普遍性问题，在某些发电企业甚至已经严重影响到了发电机组的实际出力和能耗水平。以F级燃机发电机组为例，实际运行数据表明，冷端真空每降低1kPa，汽轮机功率减少约2MW，发电气耗增加约0.85Nm3/MWh。因此，冷端真空好坏对机组经济性影响举足轻重。冷端系统性能差，原因错综复杂，其中一个重要原因就是循环水泵和机力塔的组合运行方式不合理，降低了机组经济性。
现在也有关于控制火电机组真空度的技术，如公开日为2017年09月26日，公开号为CN206522161U的中国专利中，公开了一种火电机组最佳真空实时闭环控制系统，包括实时参数采集装置、运行状态检测装置、最佳真空运行装置、核心控制器以及循环水泵电机变频装置，其中实时参数采集装置，其与机组DCS实时控制系统藕接，接收机组DCS实时控制系统传输的数据，实时参数采集装置采集凝汽器进出口温度、变频器频率、机组负荷、主蒸汽温度和压力、汽轮机回热系统各级抽汽压力和温度，其将实时采集的数据传输至运行状态检测装置和最佳真空运行装置中；运行状态检测装置接收实时参数采集装置发送过来的数据，根据机组负荷、主蒸汽压力，判断机组是否处于稳定运行工况，并将判断结果传输至核心控制器中；最佳真空运行装置接收实时参数采集装置发送过来的数据，根据采集的凝汽器进出口温度、变频器频率、机组负荷、主蒸汽温度和压力、汽轮机回热系统各级抽汽压力和温度确定机组最佳运行真空，并将结果输出至核心控制器中；核心控制器接收运行状态检测装置和最佳真空运行装置的数据，当运行状态检测装置判断机组处于稳定工况时，核心控制器模块将接收最佳真空运行装置的输出结果直接作用于循环水泵电机变频装置；当运行状态检测装置判断机组处于非稳定工况时，核心控制器模块将保持输出结果至循环水泵电机变频装置；循环水泵电机变频装置接收核心控制器的输出结果对循环水泵的电机频率进行调节，进而实现对循环水流量的连续调节。整个技术内容的核心是控制器只与循环水泵电机变频装置连接，并未公开DCS控制器与机力塔风机的连接，最佳真空实时闭环控制并未考虑气象参数的影响。
综上所述，有必要通过运行优化控制，寻找实际工况下的最佳循环水泵和机力塔组合运行方式，获得最佳冷端真空，使得全厂发电收益最大化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的配置机力塔的燃机电厂冷端运行优化控制系统及方法，以解决机组运行效率低、能耗偏高的问题。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该配置机力塔的燃机电厂冷端运行优化控制系统包括循环水泵和机力塔，其结构特点在于，还包括监控工作站、DCS数据通讯站、防火墙、计算服务器、冗余网络、PLC可编程控制器、小型气象站和DCS控制器；
所述监控工作站与所述计算服务器相连接，所述计算服务器与所述PLC可编程控制器相连接；
所述DCS控制器包括循环水泵DCS控制器和机力塔风机DCS控制器；所述DCS控制器和所述DCS数据通讯站均与所述冗余网络连接；所述PLC可编程控制器与所述DCS控制器连接；所述循环水泵与所述循环水泵DCS控制器连接；所述机力塔与所述机力塔风机DCS控制器连接；
所述DCS数据通讯站通过冗余网络与所述小型气象站、循环水泵和机力塔连接；所述计算服务器用于根据由所述DCS数据通讯站获得的电厂运行数据，通过所述PLC可编程控制器和所述DCS控制器向所述循环水泵以及所述机力塔发送控制指令，对燃机电厂冷端运行进行实时优化控制。
可选的，本发明所述机力塔与所述小型气象站之间的距离小于设定阈值。
可选的，本发明还包括：防火墙；所述计算服务器和所述DCS数据通讯站通过所述防火墙连接；所述防火墙用于控制所述DCS数据通讯站向所述计算服务器单向传输数据。
可选的，本发明还包括：以太网；所述计算服务器和所述PLC可编程控制器通过所述以太网进行信息交互。
可选的，本发明所述监控工作站和所述计算服务器通过所述以太网进行信息交互。
可选的，本发明还包括：串口；所述计算服务器和所述PLC可编程控制器通过所述串口连接。
一种配置机力塔的燃机电厂冷端运行优化控制方法，其特点在于，使用所述的配置机力塔的燃机电厂冷端运行优化控制方法，所述燃机电厂冷端运行优化控制方法的步骤如下：计算服务器根据小型气象站实时监测的气象数据和由DCS数据通讯站获得的燃机电厂运行数据，经过计算得到循环水泵和机力塔风机运行参数，通过PLC可编程控制器、循环水泵DCS控制器和机力塔风机DCS控制器向循环水泵和机力塔发送控制指令，对燃机电厂冷端系统进行实时运行优化控制，提高机组效率，进而提高全厂收益；其中，燃机电厂运行数据包括机组发电负荷和供热负荷；所述气象数据包括干球温度、相对湿度以及大气压力。
可选的，本发明计算服务器和DCS数据通讯站之间经过防火墙进行连接，数据只能从DCS数据通讯站向计算服务器单向传输；计算服务器和PLC可编程控制器通过以太网连接，或者通过串口连接；小型气象站布置于机力塔附近，实时采集干球温度、相对湿度和大气压力的气象参数；监控工作站通过以太网与计算服务器连接，通过浏览器查看燃机电厂实时运行状态。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：根据小型气象站实时监测的气象数据和由DCS数据通讯站获得的电厂运行数据，通过PLC可编程控制器和DCS控制器向循环水泵以及机力塔风机发送控制指令，对电厂冷端进行实时运行优化控制。借助于本发明所提供的燃机电厂冷端运行优化控制系统，根据气象数据和电厂运行数据，实时优化调整冷端真空性能，提高机组运行效率，达到节能降耗的效果。本发明所提供的燃机电厂冷端运行优化控制系统结构简单，可扩展性强，便于维护和升级。综合考虑气象参数和电厂运行参数的影响，对循环水泵和机力塔风机同时进行运行优化控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对实施例和/或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中配置机力塔的燃机电厂冷端运行优化控制系统的结构示意图。
图中：监控工作站1、DCS数据通讯站2、防火墙3、计算服务器4、冗余网络5、PLC可编程控制器6、循环水泵7、循环水泵DCS控制器8、小型气象站9、机力塔10、机力塔风机DCS控制器11。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种配置机力塔的燃机电厂冷端运行优化控制系统和方法，能够提高机组运行效率，达到节能降耗的效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的配置机力塔的燃机电厂冷端运行优化控制系统结构图，如图1所示，一种配置机力塔的燃机电厂冷端运行优化控制系统，包括：监控工作站1、DCS数据通讯站2、防火墙3、计算服务器4、冗余网络5、PLC可编程控制器6、循环水泵7、循环水泵DCS控制器8、小型气象站9、机力塔10和机力塔风机DCS控制器11；计算服务器4连接监控工作站1和PLC可编程控制器6，计算机服务器4通过防火墙3连接DCS数据通讯站2；循环水泵DCS控制器8连接PLC可编程控制器6，通过硬接线控制循环水泵7；机力塔风机DCS控制器11连接PLC可编程控制器6，通过硬接线控制机力塔10。
监控工作站1与计算服务器4相连接，计算服务器4与PLC可编程控制器6相连接；DCS数据通讯站2及所属小型气象站9均连接于冗余网络5上。
DCS控制器包括循环水泵DCS控制器8以及机力塔风机DCS控制器11；PLC可编程控制器6与循环水泵DCS控制器8以及机力塔风机DCS控制器11相连接；循环水泵7与循环水泵DCS控制器8及冗余网络5相连接；机力塔10与机力塔风机DCS控制器11及冗余网络5相连接。
计算服务器4根据小型气象站9实时监测的气象数据和由DCS数据通讯站2获得的燃机电厂运行数据，经过计算得到最优的循环水泵7和机力塔风机运行参数，通过PLC可编程控制器6、循环水泵DCS控制器8和机力塔风机DCS控制器11向循环水泵7和机力塔10发送控制指令，对燃机电厂冷端系统进行实时运行优化控制，提高机组效率，进而提高全厂收益；其中，燃机电厂运行数据包括机组发电负荷和供热负荷；气象数据包括干球温度、相对湿度以及大气压力。
在实际应用中，计算服务器4和DCS数据通讯站2之间经过防火墙3进行连接，数据只能从DCS数据通讯站2向计算服务器4单向传输；计算服务器4和PLC可编程控制器6既可以通过以太网连接，也可以通过串口连接；小型气象站9布置于机力塔10附近，实时采集干球温度、相对湿度和大气压力等气象参数；监控工作站1通过以太网与计算服务器4连接，无需安装专用软件，可通过浏览器查看燃机电厂实时运行状态。
采用本发明所提供的燃机电厂冷端运行优化控制系统，能够实时获取电厂冷端最佳运行参数，提高发电厂热效率，进而提高经济性；本发明所提供的燃机电厂冷端运行优化控制系统结构简单，可扩展性强，便于维护和升级；同时，通过安装防火墙以及PLC可编程控制器隔离DCS系统，提高燃机电厂冷端运行优化控制系统的安全性。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
