發布日期：2022-04-17 點擊率：107
摘要：分析了火電廠在線性能計算軟件的開發和使用情況，指出了其中存在的軟件通用性、可維護性、可移植性較差及其重復開發等問題。列舉了全局性能指導(GPA)組態式在線性能計算軟件的諸多優點。
在分析了在線性能計算軟件的開發和在我國發電廠應用基礎上，指出了其中存在的通用性、可維護性、可移植性較差等問題。介紹了美國艾默生公司開發的 GPA 組態式在線性能計算軟件（簡稱GPA軟件）及其在發電廠的應用情況，對該軟件的通用OPC數據接口、組態模塊庫、組態式軟件架構、質量標記及跟蹤、數據查看分析工具、計算引擎服務管理工具、性能計算結果Web頁顯示等特點分別進行了詳述。
1 在線性能計算軟件現狀
1.1 在線性能計算軟件開發
雖然DCS包含在線性能計算軟件，但是發電廠往往在機組投產后重新開發在線性能計算軟件，產生這個現象的主要原因有：(l)DCS的組態多由熱工專業人員負責，而在線性能計算多由節能工程師或者機務專業人員使用，在機組投產前，熱工人員未進行在線性能計算軟件的組態調試；(2)發電廠用戶希望在管理信息系統(MIS)或火電廠廠級監控信息系統(SIS)上監視到在線性能計算的結果，由于數據接口等原因造成DCS的性能計算軟件難以植入MIS或SIS中，因此需在MIS或SIS上重新開發在線性能計算軟件；(3)傳統的在線性能計算軟件采用編程定制方式，升級和維護困難，當機組大小修或設備改造后，發電廠無法修改在線性能計算軟件的模型和相關參數以適應變化后的機組情況。因此，在線性能計算軟件重復開發現象在發電廠較為普遍，同一套在線性能計算軟件在發電廠使用10年以上的情況較少。
1.2 實現方式
在線性能計算是在線獲取生產實時數據，每隔一定的時間完成一次性能計算，并將性能計算結果存入數據庫。在線性能計算軟件包括與DCS/MIS/SIS的數據通訊接口（讀寫數據）和性能計算（根據各種熱力學算法公式進行性能指標的計算）。數據通訊接口主要有API函數、NetDDE和OPC協議。API函數接口撇缺點在于：(1)早期的DCS生產廠不提供API函數說明，使得無法開發在線性能計算軟件；(2)基于API涵數接口的在線性能計算軟件可移植性差。NetDDE協議的缺點在于：(1)數據傳輸效率較低；(2)通訊連接斷開后不能自動恢復。基于OPC協議開發的在線性能計算軟件可移植性強，因此OPC數據接口成為在線性能計算軟件的首選數據通訊方式。
在線性能計算可分為編程方式和組態方式。編程方式是利用高級編程語言(如VC 、VB、Delphi等)，根擔美國ASME標準或我國國家標準，將熱力學性能計算公式編寫成程序。由于編程方式的性能計算模型被完全封裝，無法在線跟蹤性能計算過程和在線查詢性能計算的大量中間計算值，因此當在線性能計算結果出現偏差時無法對其進行診斷分析。組態方式無需編寫程序，只需根據標準熱力學模型庫進行在線性能計算組態。由于組態方式性能計算模型對用戶完全透明，查詢和修改性能計算的組態方式和參數較方便。
目前，國內的性能計算軟件大部分采用編程方式實現，雖然國內學者在組態式性能計算軟件方面進行了大量研究，但是這些研究成果與實際應用還有一定距離。因此，國內大部分在線性能計算軟件還處于從編程方式向通用的組態方式過渡階段。
1.3 功能目標
在線性能計算軟件應具備以下性能：(l)可在集控室操作員站上查詢在線性能計算結果；數據分析工具可對性能計算結果進行分析診斷，當在線性能計算結果偏離正常值時，給出產生偏差的原因，以指導運行和優化日常操作。(2)易于二次開發和修改；(3)可與MIS或SIS聯網；(4)運行穩定，維護方便（如當軟件所在的計算機重新啟動后，能夠自動啟動軟件，不需任何人為操作）。
2 GPA組態式在線性能計算軟件
GPA為1套圖形化的、可組態的在線或離線計算電廠熱力設備及全廠綜合性能指標的軟件，是美國艾默生過程控制有限公司制造的Ovation DCS的一部分。
2.1 通用OPC數據通訊接口
GPA軟件支持標準OPC數據接口，因此GPA不僅可以在Ovation DCS 上運行，還可以在支持OPC通訊協議的其它DCS、SIS或MIS上運行，因此具有很好的移植性。
2.2 組態模塊
GPA具有豐富的標準組態模塊(表1) ，這些模塊不僅適用于燃煤電廠，也適用于燃氣一蒸汽聯合循環電廠、循環流化床鍋爐電廠、垃圾鍋爐電廠和水力發電廠。
GPA的專業模塊都是基于ASME標準開發的，因此性能計算組態時，可直接用專業模塊組態計算主要設備的性能指標。
根據電廠要求，GPA軟件也可依據我國國家標準進行在線性能計算。利用GPA的數學模塊、邏輯模塊、水蒸氣模塊等基本模塊，可以對任意形式的熱力計算公式進行組態。這樣，即使不使用GPA的專業模塊，也能夠通過基本模塊的組態完成基于任何熱力計算公式的性能指標計算，保證了軟件具有通用性。
以燃煤鍋爐性能指標計算為例，GPA提供了基于ASME PTC 4.1反平衡熱損失方法的通用計算模塊。該模塊的輸入參數包括煤質分析數據、空氣預熱器進出口煙氣溫度、空氣預熱器進出口空氣溫度、空氣預熱器漏風率、主蒸汽流量，鍋爐總風量等；輸出參數包括干燥氣體熱損失、由燃料水分導致的熱損失、由氫燃料生成水分的熱損失、由所提供的空氣中水分導致的熱損失、由灰產生的熱損失、未測量到的熱損失、輻射損失、由一氧化碳導致的熱損失、鍋爐效率、修正鍋爐效率、修正排煙溫度等。在GPA軟件里，這些模塊是被封裝的[8]，組態時只需配置輸入輸出參數。
2.3 組態式軟件架構
傳統的在線性能計算軟件大多采用編程方式，使得性能計算程序不具備二次開發和擴充能力。GPA軟件采用圖形化組態式的軟件架構，為完全開放式軟件，可以隨時調整組態內容和參數。
性能計算組態主要包括添加工程文件、算法塊組態頁面文件，并配置相關參數（如OPC通訊接口參數配置），建立函數塊（圖1) ，配置函數塊的輸入輸出參數和設計參數（圖2，圖3）。
由此可見，GPA組態式在線性能計算軟件具有很強的開放性和靈活性，用戶可以根據需要自行調整在線性能計算中的各種參數和測點，或增加性能計算內容。
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