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1、华东理工大学本科论文开题报告和文献翻译 - 1 - 电厂仿真机 SIS 系统的研究和应用动 032 班（0310202）路飞摘要：电厂 SIS 系统是电厂厂级监控系统的缩写（Supervisory Information System） ，是立足于厂级的各专业监控，将电厂各工业控制网络进行互联，建立电厂的统一自动化网络，并在此基础上进行全厂的系统监控，并对运行参数进行优化分析和决策。本课题以火力发电厂工艺过程为研究控制对象，对其所运用的 SIS 系统进行讨论和分析。关键词：SIS，火力发电厂，EDPF-I 21 研究背景1.1 课题来源本论文来源于课题“电厂仿真机 SIS 系统的研究和应用”
2、。电厂 SIS 系统是电厂厂级监控系统的缩写（Supervisory Information System） ，是立足于厂级的各专业监控，将电厂各工业控制网络进行互联，建立电厂的统一自动化网络，并在此基础上进行全厂的系统监控，并对运行参数进行优化分析和决策 1。本课题以火力发电厂工艺过程为研究控制对象，对其所运用的 SIS 系统进行讨论和分析。1.2 选题依据随着电力体制改革的发展以及计算机网络技术的发展 2，我国火电企业信息化建设已经历了分散控制系统时代和网络化时代，机组级和车间级自动化已经普及，厂级综合自动化和管理现代化近几年得到了极大发展。但是，多数电厂的运行监控方式仍停留在机组级和车间
3、级自动化阶段。发电企业的许多自动控制系统、测量系统和各种化验设备的大量实时数据，分散在不同的计算机或控制系统上，是互不连通的信息孤岛；各种控制系统的历史数据大都不能按照原始数据保存。同时，保存的时间短，不能满足生产分析的需要，无法形成长期连续的信息库。各种纷繁的数据不能依照管理要求形成有效的信息，从而产生了信息由生产层向管理层传递的断层。随着厂网分开、竞价上网的市场经济格局的逐步形成，电力生产的管理方式从单纯的安全管理向安全、经济并重转变，为了在保障电厂安全生产的前提下，最大限度发挥机组效能，提高生产管理水平， 降低发电成本，取得上网优势，电厂 SIS 近几年在国内得到了快速发展，它是主要为火
4、电企业全厂实时生产过程综合优化服务的生产过程实时管理和监控的信息系统。SIS 系统属厂级生产过程自动化范畴，以分散控制系统(DCS) 为基础，以安华东理工大学本科论文开题报告和文献翻译 - 2 - 全经济运行和提高电厂整体效益为目的，是实现从 DCS 系统到管理信息系统(MIS) 的桥梁，从而在全厂范围内实现信息共享和管控一体化 3。2 文献综述2.1 本课题国内外研究现状及发展趋势在近一百年中，仪表和控制设备方面的变化要超过电厂中任何其他方面的变化，微处理机的出现导致了控制领域中根本性的转变，其应用使得一些新的，革命性的控制策略得以实现，系统的处理能力和所实现的功能都有很大提升。今天这些孤立
5、的控制系统都已经集成到分散控制系统中（DCS） 。DCS能够处理大规模系统的控制问题，使其区别于规模较小的可编程控制器（PLC）以及工业控制计算机（IPC） 4。近年来，许多电厂在DCS的基础上相继建设了管理信息系统（MIS） ，为电厂的现代化管理与节能增效提供了良好的基础。MIS主要服务于事务管理，对象是办公自动化领域，以组织、交换和共享管理信息和数据为目的，数据通信负荷一般具有大小不可预计和突发性的特点，且其安全可靠性要求也并不很高，而生产过程通信网络如DCS网络则有很高的安全可靠性要求，并且生产过程信息及通信负荷均具有相对连续稳定的特点，在这种情况下，倘若由于MIS大量突发的数据请求，对
6、生产过程通信网络带来大量突发性传输负荷的影响，从而也就无法有效保证生产过程信息的传输带宽。为此，从保障安全生产角度出发必须将MIS和DCS进行隔离。因此，基于以上分析，非常有必要在DCS和MIS间建立一套面向电厂生产管理层的厂级监控信息系统，形成厂级综合自动化系统包括SIS和MIS。21世纪的工业控制系统将不仅实现控制功能，还须考虑与设计、管理决策等系统的互联。建立SIS将有力地支持厂级生产管理人员对全厂的生产管理，提高运行安全性与经济性，实现信息的双向共享和自动化系统的集成。技术和管理是互相影响与促进的，DCS进入单元机组控制，引起了机组运行体制的变化，可以预见，建立厂级监控信息系统，也将促
7、进电厂运行监控模式的变化.2.2电厂工艺简介现代发电机组可以分为亚临界机组，超临界机组和联合循环机组。1971年世界第一台超临界机组运行，1979年进入商业化运营。由于温度和压力的升高，工作在超临界状态下的机组效率和传热效率都得到了提高。超临界机组锅炉又称直流锅炉，因为在汽水循环过程中，给水一次性通过锅炉，当工作压力超过临界点时，蒸汽和水的状态没有明显区别，它的密度范围可以从蒸汽的密度到水的密度，因此作为汽水分离装置的汽包就不需要了 5。华东理工大学本科论文开题报告和文献翻译 - 3 - 2.2.1 数据采集系统数据采集系统(DAS)是连续采集和处理所有与机组有关的重要测点及设备状态信号，包括
8、显示、制表记录及打印、历史数据存储和检索、机组的各种效率及性能计算。2.2.2 模拟量控制系统模拟量控制系统(MCS) 6是将整个单元机组作为控制对象，在能量平衡控制策略的基础上通过多种控制方式，保持机组各输入/输出的能量平衡，在保证机组具备快速负荷响应能力的同时，维持主要运行参数的稳定。2.2.3 顺序控制系统 顺序控制系统(SCS)主要完成机组各辅机设备的顺序启停功能，SCS的逻辑为可分级式结构，包括：功能组级、功能子级、单体设备3级控制。2.2.4 汽轮机旁路控制系统汽轮机旁路控制系统(BPC)是通过控制汽轮机旁路系统的阀门，保护锅炉再热器，使机组安全可靠经济运行的调节系统。2.2.5
9、炉膛安全监控系统炉膛安全监控系统简称FSSS（Furnace Safeguard Supervisory System） ，它对炉膛的正常燃烧，锅炉的安全运行起着决定性作用，是现代大型火电机组自动化不可缺少的组成部分。对FSSS的功能进行具体分析，大致可以分为以下几项：（1） 炉膛点火前的吹扫，其目的是将炉膛和烟道中的可能积聚的可燃混合物除掉，防止点火时引起炉膛爆炸。（2） 燃油投入许可及控制。（3） 煤粉投入许可及控制。（4） 持续运行监视，当锅炉进入稳定运行工况后，系统连续监视锅炉主要参数，如汽包水位，炉膛压力等，以及汽轮机运行状态，全炉膛火焰，各种辅助工况。（5） 特殊工况监控，特殊工况
10、是指“负荷返回”和“快速切负荷” ，当发生这两种工况时，FSSS的任务是尽快减少锅炉负荷。（6） 主燃料跳闸，当出现了锅炉不允许继续运行的危急情况，如汽包水位低三值，炉膛熄火，燃料全部中断等，系统将启动主燃料关闭。（7） 跳闸后炉膛吹扫。2.2.6 汽轮机数字电液控制系统简称DEH（Digital Electro-Hydraulic Control System）控制系统，它体现了当前汽轮机控制的新进展，实现汽轮机发电机的起动，升速，并网和负荷增/减进行监视，华东理工大学本科论文开题报告和文献翻译 - 4 - 控制，保护等功能。从整体上看，DEH系统有四大功能。（1） 汽轮机自起停控制（Aut
11、omation Turbine Control，ATC）控制功能，DEH系统的汽轮机自起停控制，是通过状态监测，计算转子的应力，并在机组应力允许的范围内优化启动程序，用最大的速率与最短的时间实现机组启动过程的全部自动化。（2） 汽轮机的负荷自动控制功能。（3） 汽轮机的超速保护功能（OPC）（4） 机组和DEH系统的监控功能，该监控系统在起停和运行过程中对机组和DEH装置两部分运行状况进行状态监控。2.2.7 汽轮机监测仪表系统简称TSI（Turbine Supervisory Instrumentation）系统，它是一种可靠的连续监测汽轮发电机组转子和气缸的机械参数的多路监控系统，可以用连
12、续测量汽轮机的转速，震动，膨胀，位移等机械参数，并将测量结果送入控制系统，保护系统等用作控制变量及运行人员监视的自动化系统。TSI系统的功能（1） 参数监控功能TSI的主要功能就是参数监视，其监视内容如下：相对膨胀：转子相对于汽轮发电机气缸下的基准点的膨胀量气缸热膨胀：气缸相对于基础上的基准点（通常为滑销系统的绝对死点）的膨胀力量大轴偏心率相位监视：连续测量选定的输入振动信号相对于每一转一次的同步键控相位脉冲的相位。零转速：汽轮机转子转速为零的状态。汽轮机转速：汽轮机转子的转速，当转速高于整定值时发出报警信号或停机信号。轴承振动：主轴相对于轴承座的相对振动和轴承座的绝对振动。轴向位移：推力盘到
13、推力轴承的相对位置。阀门开度指示：指示调速汽门的动作位置。（2） 其他功能报警输出：在被测参数超出预设的极限值时发出警报信号和停机信号。缓冲输出功能：被测参数（由传感器前置器送来）经缓冲处理（阻抗变换和功率放大）后，可供外部故障诊断或数据管理系统使用。2.2.8 电气控制系统电气控制系统(ECS)是发变组和厂用电系统的控制， 包括电气防误操作功能。电华东理工大学本科论文开题报告和文献翻译 - 5 - 气系统ECS控制纳入分散控制系统， 使集控室内电气系统与热控系统的控制协调一致。由EDPF-I 2组成DCS系统，功能覆盖ECS是EDPF-I 2的一个特色。EDPF-I 2系统还开发了ECS专用
14、卡件，还能实现发电机自动准同期，厂用备用电源自动切换。2.2.9 火电厂厂级监控信息系统火电厂厂级监控信息系统SIS 7是1997年由我国专家首先提出来的，其功能与工业界流行的MES（Manufacturing Execution System）在一定程度上有相似之处，但是又与明显的电力系统特征。它是为火电厂建立全厂生产过程实时/历史数据平台，为全厂生产过程提供综合优化服务，实现生产过程实时管理和监控的信息系统。SIS是电厂自动化，信息化系统中的新概念，仍处于向知识化，智能化方向发展的过程中。一般地，SIS 具有以下基本特征：它是一个厂级监控系统，生产过程优化系统，生产管理系统，信息系统。SI
15、S的功能模块很多 8，而且其功能可以根据电厂的需求定制，常用的功能模块有：（1） 生产过程信息采集，处理和监视，是SIS应用的基本功能，通过采集全厂各生产过程控制系统的实时信息，对全厂生产数据进行综合处理，统计分析，形成全厂生产报表和曲线，使用户可以在各终端上对各生产流程进行统一的监视和查询，实现生产数据信息的共享。（2） 性能计算和经济性指标分析（3） 工况分析（4） 起停优化（5） 吹灰优化（6） 控制系统优化（7） 金属安全监督（8） 应力分析计算与寿命损耗（9） 辅机状态检测与故障诊断（10）运行故障智能诊断（11）控制系统故障诊断（12）运行调度2.3 EDPF-I2EDPF-I2可构成独
