摘要：本文主要阐述发电机组辅助预警系统很大程度上弥补了DCS系统功能上的欠缺，做到了在设备异常发生初期且尚未造成严重后果之前及早发出预警，判断出异常根源，并做出相应指导，大大提高了机组运行的可靠性。
关键词：发电机组；辅助；预警；创新与实践
发电机辅助预警系统基于计算机网络平台，采用数学方法，建立运行参数和设备状态的数学模型，本着抓小抓早抓苗头的原则，进行实时在线监测和分析，充分利用和挖掘实时和历史数据的价值。因其采用从实际出发的分析计算方法、报警阈值灵敏可靠，在很大程度上弥补了现有发电机组DCS系统在监视和预警功能上存在的不足，实现了对发电机组的辅助监视和预警功能，做到了异常隐患提前发现，为运行人员提前处理提供了时间保证。自2016年初上线以来，多次通过该系统发现重要的设备异常及隐患，取得了较好的效果。
一、项目背景
随着科学技术的不断进步和电网的快速发展，社会和电网对发电企业发电机组的安全稳定运行要求也越来越高，要做到安全、环保、经济兼顾，对发电机组稳定运行水平提出了更高要求。
大型发电机组不仅包括锅炉、汽轮机、发电机三大主机，还有诸多辅助设备，任一台辅机发生故障或异常，都将影响整个机组的安全运行。机组运行过程中，需要运行值班人员对上百个设备状态及上千个参数实时监视并调整。是否能够及时发现参数异常，将对设备异常的处理结果有着决定性的影响，很大程度上依赖值班人员的工作经验、技术水平、以及精神状态。实际工作中因人为因素未能及时发现设备参数异常而导致事故发生的案例屡有发生。
科技的进步，发电机组DCS系统的实现与不断完善，各项自动化设备的投入，为发电机组安全运行提供了有力的保障。而目前传统的DCS系统在异常报警方面存在诸多不足：一是DCS系统报警参数多为恒定值，不能根据机组运行状态和环境因素进行自动修正；二是当DCS系统发出报警时设备参数已接近或达到极限值，给运行值班人员异常处理提供的时间、空间较小，不利于进行及时有效的处理，不能做到隐患排查关口前移；三是DCS系统报警逻辑较简单，综合判别能力不足，而且当发电机组部分辅助设备检修或维护时，报警光字盘会出现误报警，影响运行值班人员的判断；四是DCS系统报警逻辑进行修改时，需要将所涉及的控制器停运，对机组的安全运行影响较大。
二、系统简介
从现场实际工作经验看，发电机组绝大多数的设备异常及故障的过程都有发生、发展直至暴露的过程，其中最显著的就是相关参数的变化。而目前大部分DCS报警值均为恒定值且逻辑简单，不能多项相关因素综合判断，当DCS发出报警时设备参数已接近或达到极限值，给运行值班人员设备异常的发现及处理带来很大的不便。因此，如果能在设备异常发生初期且尚未造成严重后果之前及早发出预警，将大大提高机组安全稳定运行的可靠性。
发电机组辅助预警系统利用网络平台，实现本地计算机与SIS服务器的数据连接，采集发电机组及其辅机的相关运行参数，通过数学模型完成逻辑判断，能够最大可能的克服人为因素的影响，同时弥补了传统DCS系统在报警方面存在的不足，实现了对发电机组运行、停备及启动过程等多个工况下异常事件的提前预警功能。
三、实现过程
1、各项数据的汇总、收集
首先确认需求，由各专业专责工程师对专业重点记录、异常分析等资料整理分析，将其中频发及重要的异常事件分析汇总，将其中影响异常事件发生的相关参数收集整理。然后根据需求，由辅助预警系统在SIS系统中查找、收集发电机组及其辅机的运行实时参数及设备状态值。
2、编写报警逻辑、设置报警阈值
各专业人员根据规程规定、各项标准要求及岗位经验，编写逻辑判断公式，将采集的各项参数与不同工况下的标准值、历史值或经验值分别进行计算、比对及逻辑运算，由辅助预警系统通过逻辑判断分析查找存在异常的参数。
3、报警信息可视化
设置报警窗口，通过系统发出报警，通知运行人员处理。同时在报警窗口细化异常内容，方便运行人员在第一时间了解异常详细内容。
4、异常处理
值班人员对发电机组辅助预警系统报出异常现象分析，并做进一步的处理。
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四、本系统的特点及优势
发电机组辅助预警系统很大程度上弥补了人为因素和DCS系统功能上的欠缺，做到了在设备异常发生初期且尚未造成严重后果之前及早发出预警，判断出异常根源，并做出相应指导，大大提高了机组运行的可靠性。主要优势及特点如下：
（一）辅助运行人员监盘。
发电机组辅助预警系统可实现对机组各项运行参数的实时在线监视，结合设备状态、运行工况、运行环境等进行实时分析，系统自动调整报警阈值实现对异常参数的提前警示，为运行人员提供充裕的异常处理时间和空间。
示例1：抗燃油箱油位异常
抗燃油箱油位在机组正常运行过程中波动较小（一般小于5mm），采集抗燃油箱油位的实时值与历史值，运算搭建抗燃油位异常的报警逻辑，可以针对不同异常发出报警，慢速泄漏（如管道锁母漏油）和快速泄漏（如压力管道破裂），当超过报警阈值时立即报警，及时提示值班人员。我单位DCS系统抗燃油箱油位设计为低于450mm报警，而采用发电机组辅助预警系统可以将报警时间大大提前，便于值班人员对异常的发现和处理。
（二）实现运行经验的固化。
发电机组辅助预警系统所有异常参数的逻辑判断基于对以往异常事故的分析，发电部作为发电厂运行技术管理部门，积累了丰富的发电机组运行经验。发电机组辅助预警系统可以将这些丰富经验直接体现在异常参数的实时分析中。
示例2：#4机组汽泵不打水：
2016年5月12日，辅助预警系统通过分析#4机组乙前置泵电流电流变化，判断电流异常并发“机侧转机电流异常报警”，运行人员及时检查画面发现乙给水泵流量降至0，乙前置泵电流由210A降至125A，立即启动丙给水泵，停止乙给水泵，就地检查发现乙给水泵压力继动器压缩空气过滤罐崩脱，由于报警系统提示准确、发现及时，避免了汽包水位低锅炉灭火事故。
（三）针对机组不同状态，开发多项功能模块。
已完成开发机组正常运行监控、启动过程关键环节监控、机组停备状态监控，弥补了DCS系统报警值、报警逻辑固化，不能灵活随机组运行方式变化的缺陷，避免目前硬光字打包、杂乱而产生报警发现不及时现象的发生。完成辅助预警模块的同时，又开发完成了节能模块，指导机组经济运行工作。
（四）实现智能预警功能。
发电机组辅助预警系统的报警值及报警逻辑均以机组实际运行参数为主，在报警逻辑的设计中加入了设备启停状态、阀门开闭状态等，有效的避免了误报警和拒报警，提高了报警灵敏度，设备异常发生初期即可发出预警，对运行值班人员提前警示，为值班人员提供充裕的异常处理时间和空间。
示例3：凝结器真空低报警
机组运行过程中凝结器真空受循环水温度、凝结器是否隔绝以及机组负荷的影响，传统DCS报警值为恒定值（如陡河发电厂为-86.7kPa）。发电机组实时预警报警逻辑的设计是根据循环水温度、凝结器状态（监视凝结器空气门状态）、机组负荷对报警值进行实时修正，当凝结器真空值偏离正常运行范围将即时发出报警。报警值与实际值偏差小于2kPa，极大地提高了报警灵敏度。
（五）实现报警逻辑的灵活配置。
发电机组辅助预警系统独立于DCS主机，所有功能通过SIS系统采集数据并进行运算和逻辑判断，可随时进行逻辑修改、逻辑增删操作。逻辑的修改及参数的整定不涉及主机系统，避免程序下装对主机系统的干扰。
（六）减少了人为因素造成的异常处理不当情况。
发电机组辅助预警系统实现了对机组及其辅机系统的在线实时监视与分析，发现问题能在第一时间发出报警，判断出异常根源，并指导运行人员采取措施处理。
示例4：热网中继泵掉闸
2016年3月13日，辅助预警系统通过热网供、回水压力及热网循环泵电流的变化，发出“热网中继泵故障”报警，运行人员依据应急预案进行了先期处理，经与热调沟通确为热网回水中继泵掉闸，由于故障点判断准确、预警及时、处理得当，保证了热网管网稳定运行，防止了供热中断事故的发生。
发电机组辅助预警系统已实现了不同工况下的发电机组及其辅机设备的在线监视及异常判断，从2016年1月份起在陡河发电厂#3-8机组上线运行，目前系统中收集的参数已达18000多个，同时完成2400多条逻辑判断。从系统投入以来，发现了200多次较大的设备缺陷和异常，多次成功完成机组启动过程的指导工作，保证了机组安全可靠运行，取得了较好的效果。
论文作者:张浩军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：机组论文; 异常论文; 逻辑论文; 系统论文; 参数论文; 预警系统论文; 设备论文; 《基层建设》2018年第16期论文;