火电厂化学监督微机管理的构架与设想

摘要：介绍了合肥电厂化学监督微机管理系统的构成、功能及系统运行概况，阐述了在线化学仪表及自动控制的现状及发展趋势。最后提出了化学监督微机管理的总体设想。
关键词：化学监督  专家系统  微机管理  在线仪表
    合肥发电厂2×125MW机组水汽集中采样装置技术改造项目完成以后，又开发了合肥电厂化学监督微机管理系统。
    系统硬件部分由在线化学仪表、A/D转换模块、工控主机、系统服务器、后端管理微机组成；软件部分使用Microsoft  Access 、 Visual Basic6.0编译完成，具有数据采集、数据录入、文件图表录入、专家诊断等一系列功能，涵盖了水、汽、油、煤等化学监督所有介质。 该系统易学、可操作性强、便于管理。
1、  化学监督微机管理的硬件构成
1.1、硬件基础
    2×125MW机组水汽集中采样装置是本系统的硬件基础，水汽样品经凝结水预冷后再通过工业水二次冷却成为常温常压下的水样。该水样分两路：一路进入手工取样盘作为人工分析的样品；一路经恒温装置（氟利昂冷却器）冷却至25℃左右进入仪表盘作为仪表分析的样品。手工取样盘上的温度保护阀及冷却水压力保护装置的信号均通过A/D转换模块将数据、开关量引入工控主机。仪表盘上非通讯仪表数据通过A/D转换模块引入工控主机，通讯仪表数据直接引入工控主机。
1.2、数据传输及管理系统
（1）工控主机
    工控主机的主要功能是现场采集化学监督所需要的数据。由于目前化学仪表还不能满足化学监督发展的要求，因此有大量数据是通过手工分析得到的。为此，工控主机必需具备手工录入和仪表数据采集双重功能。工控主机由主机、大屏显示器、鼠标（必要时可配备键盘）、网卡、报警用音箱等构成。在仪表数据超标及手工取样盘水样温度、压力超标时工控主机还具有报警功能。
（2）网络连接
    工控主机、系统服务器、管理微机根据TCP/IP协议通过光缆进行网络连接。
（3）系统服务器
    系统服务器的主要功能是存储从工控主机、管理微机采集的大量数据及文件，并同时为工控主机和管理微机提供数据传输及网络管理服务。
（4）管理微机
    管理微机根据权限又可分为可视管理微机、可操作管理微机两类。可视管理微机的权限仅限于查询实时数据、各类报表及专业管理文件。可操作管理微机的权限很大，除包括以上权限外，还可以随时录入或修改各类数据及专业管理文件。

2、  化学监督微机管理的软件系统
    软件系统由化学监督控制系统（以下简称控制系统）和化学监督管理系统（以下简称管理系统）两部分组成。
2.1、控制系统
该系统主要功能有：
（1） 模拟量数据表格、光柱、曲线等多种显示模式任意切换，故障及超标声光报警；
（2） 机组热力系统化学指标动态指标显示及切换；
（3） 机组蒸汽、样水取样系统化学指标动态显示及切换；
（4） 单台机组模拟量一览表格动态显示及机组间的切换；
（5） 机组间模拟量瞬时趋势曲线显示比较；
（6） 机组间任意测点、任意表计数据曲线同步动态显示比较；
（7） 日、月、年报表、二维统计曲线、二维统计合格率的随机打印；
（8） 表计显示和计算机显示的准确性在线校正功能；
（9） 手工分析数据的在线随机录入编辑；
（10） 化学通讯网络系统可与厂内MIS网络联网实现数据共享。
控制系统主控制窗上侧控制栏有“净水系统”、“净水加药”、“清水系统”、“工业水系统”、“除盐系统”、“补充水系统”、“除盐酸碱”、“储碱系统”、“除盐再生”、“ 炉内监督”、“炉内加药”、“废液处理”等功能按钮，目前投入使用的仅“炉内监督”、“炉内加药”两种功能，以后将视设备情况进行功能扩展；右侧有“动态表格”、“历史曲线”、“工况设定”、“系统设置”等功能按钮；下侧有“报表管理”、“专家解析”等功能按钮。右下端有“超限报警”、“网络状况”两个状态显示图标，分别显示“超限报警”是否投入、是否存在、网络是否畅通、A/D模块是否有故障等。
操作人员可通过功能键切换实现系统的全部功能。
2.2、管理系统
     该系统分为水汽监督、油质监督、煤质监督、专业管理、自动控制、实时数据六个子系统，每个子系统又由几个层次逐级推进而成。
（1）水汽监督
水汽监督子系统的功能有数据录入、指标界定、指标修改、数据修改、报表生成等。由于监控系统只涵盖了两台机组，为便于对全厂机组水汽品质的即时了解，水汽监督子系统涵盖了全厂所有机组。同时，控制系统所采集及手工录入的数据通过服务器与本子系统链接，成为本子系统的原始数据，避免了重复劳动。
子系统的层次结构为：鼠标点击“水汽监督”窗体按钮后，控制画面弹出由“#1机组”、“#2机组”、“#3机组”、“#4机组”等全厂所有机组名称窗体按钮组成的下一层。在每一机组窗体按钮被点击后，即弹出单机水汽报表画面，在这一层次上，主体部分是水汽报表，右侧有“手工数据”、“水汽指标修改”、“数据修改”、“报表生成”等功能按钮。下侧控制栏列出的是“给水”、“炉水”、“凝结水”、“内冷水”、“补给水”、“饱和蒸汽”、“过热蒸汽”等水汽品种功能按钮。上侧控制列出的是“SiO2” 、“Na”、“Fe”、“Cu”、“PH”、“导电度”等水汽品质功能按钮。由以上这三类功能按钮组合可完成水汽监督子系统的全部功能。
（2）油质监督及煤质监督
化学监督涵盖水、汽、油、煤四种介质，而控制系统只侧重于对水汽监督的现场监控，油、煤监督目前均主要通过人工分析得到数据及结论。为使化学监督微机管理功能更全面，在管理系统内增加了油质监督和煤质监督两个子系统，这两个子系统的功能与层次结构与水汽监督子系统类似。
（3）专业管理
专业管理子系统的功能主要是规程、系统图、技术分析等各类文字或图表文件的引入或修改。目的是为了使现场运行人员及时了解化学监督方面的新技术、新工艺。
（4）自动控制
自动控制子系统通过服务器与控制系统链接起来，目的是便于管理人员及时了解现场自动加药设备的运行情况。
本子系统下一层次由“预处理自动加矾”、“给水自动加氨”、“给水自动加丙酮肟”、“炉水磷酸盐协调处理”等构成。点击以上任一窗体按钮可了解其运行工况。
（5）实时数据
实时数据子系统通过服务器与控制系统链接起来，目的是便于管理人员及时了解在线化学仪表的即时数据和运行情况。
进入“实时数据”后，显示“#1机组”、“#2机组”等按钮，点击其中任一按钮可以实时观测所有该机组在线化学仪表的显示值，数据超标时显示为红色，仪表故障时显示为“停运”。

3、管理系统运行状况概述
系统运行至今，基本发挥了网络数据共享、在线仪表监控、运行数据录入、超限及时报警、随机查询数据、诊断仪表可靠性等功能。自投运以来，系统运行较为稳定，但仍存在以下不足：
（1）仪表显示和计算机显示值经常出现偏差；
（2）A/D模块损坏率较高，经常导致仪表与计算机通讯故障；
（3）自动加药系统与计算机在信号传输时，存在较大偏差；
（4）专家解析及诊断系统的内容对运行人员指导意义不大，尚需不断充实。

4、化学监督微机管理的设想
（1）在线化学仪表的现状及发展趋势
在线化学仪表按能否与微机实现通讯功能分为通讯型与非通讯型两大类。传统的在线化学仪表大多为非通讯型仪表，因此在与微机实现通讯功能时均需通过A/D转换。由于电厂化学仪表自身尚存在这样那样的不足，其灵敏度、准确度等性能都存在一定的缺陷，表测值与实际值有一定的误差存在，经A/D转换后微机所采集到的数据又由于A/D转换时修正系数难以协调，进一步加大了误差，因此非通讯型仪表对于化学监督实现微机管理来说是一个很大的障碍，必然将退出在线监测领域。
通讯型仪表与非通讯型仪表的区别在于二次表可以直接把表测值通过数字信号传输给微机。这又引发了新的问题，即其表测值可以直观显示于微机上，二次表的显示器部分显然是多余的。
综上所述，我们认为在线化学仪表的发展趋势是：由一次表（即测量元件）和数字信号变送器组成，今后在线化学仪表不再需要其显示部分，这也与化学监督微机管理的趋势相一致。同时将大大节约电厂化学监督的成本。
（2）自动控制方面的现状及发展趋势
    目前化学各类加药的自动控制，大都利用变频器就地操作，本文中自动控制子系统只是便于运行操作人员及管理人员远程及时了解自动加药设备的运行工况。
能否在微机上实现自动加药的远程控制与操作将是未来化学监督的工作的重中之重。我们认为借鉴热机系统DCS的方法将有助于这一问题的最终解决。
（3）化学监督微机管理的整体设想
硬件基础由化学仪表（一次表加数字信号变送器）、变频控制器、通讯电缆或光缆构成。工控机同时采集化学仪表数据、变频控制数据，并根据化学仪表数据控制变频控制器以完成对各类自动加药的控制。运行中出现数据超标时，控制画面将弹出“专家诊断意见”对话框，提出对这一超标情况的专家处理意见，如运行人员无其他意见，系统将按专家处理意见进行处理，如运行人员有其他意见，将由运行人员自行处理。当运行数据超标而“专家诊断意见”对话框无具体内容时，说明出现了较为复杂的问题，工控机将自动把问题提交给每一台联网管理微机，寻求解决办法。

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