专利名称：一种流程工业管网系统的调度系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及流程工业管网系统的调度系统，特别的，涉及流程工业蒸汽系统的调度系统。
背景技术：
流程工业中广泛使用的各种能源介质，比如水、蒸汽、钢铁企业的煤气、化工企业的瓦斯气等，都通过管网进行传输，并且在管网上都会连接相应的设备，这些设备负责生产、消耗、转化所传输的能源介质或对其进行其他各类处理操作。可以将能源介质的传输管网和管网上连接的各种设备称为管网系统，如公用工程中的蒸汽系统等。管网系统的共同特点是管网比较复杂，设备类型和数量较多，现场生产参数多，人工直接监控的难度大。下面简单介绍几种典型的能源介质及其相应的管网和设备。蒸汽是化工、冶金等流程工业重要的能源介质，蒸汽通过能源(比如煤、天然气、 燃油等)燃烧放热产生，蒸汽可作为换热或工艺生产介质，也可以驱动发电机发电或驱动其他设备做功。蒸汽系统由多级蒸汽管网及其上的设备组成。蒸汽管网一般按压力不同分为超高压、高压、中压、低压等几级管网，不同的企业根据工艺不同，其蒸汽系统由不同等级的蒸汽管网组成。蒸汽管网上的产耗汽设备包括通用设备和工艺设备，通用设备也称为辅助类生产设备简称辅助类设备或辅助设备，工艺设备也叫生产类蒸汽设备简称生产类设备或生产设备。通用设备指锅炉、汽轮机、减温减压站、放空阀等；工艺设备指工艺系统中的产用蒸汽设备。具有不同压力等级是蒸汽系统区别于其它管网系统的特点，也是蒸汽系统较其它管网系统更复杂的原因之一。因此，如果能够解决好蒸汽系统的调度问题，那么也就可以更容易的解决其它管网系统的调度问题。水也是流程行业常用的能源介质，根据水的用途可分为脱盐水、冷凝水、消防水和生活水等几种类型。其中脱盐水是原水经过处理后用于生产蒸汽的，其管网上连接的设备包括加压泵、锅炉、透平凝汽器、除氧器、换热器和水处理装置等。加压泵给管网中的脱盐水加压，使得脱盐水能够在管网中流动；锅炉给脱盐水加热使其成为蒸汽；透平凝汽器使得透平排除的蒸汽冷凝为液体循环使用；除氧器通过给脱盐水中通入蒸汽降低脱盐水的氧含量；换热器的作用是给脱盐水加热或回收冷凝水(可作为脱盐水使用)的余热；水处理装置主要对原水和回收的脱盐水进行生化处理，使其满足脱盐水的要求。钢铁企业的煤气是一种重要的二次能源介质，可分为焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气三大类，这三类煤气单独传输使用，也可以混合后传输使用。其中焦炉煤气是热值最高的煤气类型，其管网上的设备包括焦炉、鼓风机、气柜、加压站和各类用户。焦炉是生产焦炉煤气的单元，焦炉本身还需要一部分焦炉煤气进行焦炉的加热；鼓风机是作用是抽出碳化室的煤气，使其流向净化工序；气柜是焦炉煤气的缓存单元，也起到稳定焦炉煤气管网压力的作用；加压站是煤气的加压设备，是煤气传输的动力源；常见的焦炉煤气用户包括燃气锅炉、烧结机等。[0007]管网系统，比如蒸汽系统发生工况变化尤其是发生主要设备故障等事件时，通常， 工厂调度人员只能根据以往经验做出定性的调度。这种调度方法无法给出精确的调度方案，往往造成调度时间增长、能耗增加。如何使用定性的工厂调度经验，得到精确定量的调度方案，是全工况调度需要突破的一个重要的技术难题，也是全工况调度的核心问题。
实用新型内容本实用新型一种流程工业管网系统的调度系统，可针对企业管网系统实时发生的各种需调度的工况，为调度人员提供该工况对管网系统带来的影响以及结合了工厂实际调度经验的精确的量化调度方案，以指导和辅助其进行调度，使管网系统能够快速、安全的达到稳定。一种流程工业管网系统的调度系统，包括实时数据库、关系数据库、人机接口模块、调度模块，各部分的功能如下人机接口模块与实时数据库、关系数据库、调度模块相连，用以查看实时数据库中的实时数据，查看关系数据库中的调度方案，以及向关系数据库配置和/或修改参数，向调度模块发出指令；关系数据库与人机接口模块、调度模块相连，存储由人机接口模块配置和/或修改的参数；所述参数包括管网信息、管网设备信息、异常事件信息、管网状态位、调节手段信息和调度规则信息；所述异常事件信息包括异常事件判断方法和异常事件影响的计算方法；所述管网状态位用以表征管网是否在调度状态；所述调度规则信息存储的信息包括具体事件所对应的调节手段和确定的调节单元的调节量；所述调节手段信息包括调节单元的优先级信息；实时数据库与人机接口模块、调度模块以及管网系统实际生产数据连接，存储管网系统的实际生产数据，根据各模块的要求提供实时数据；调度模块与实时数据库、关系数据库和人机接口模块相连；在满足触发条件后获取关系数据库中的异常事件信息、调度规则信息和调节手段信息，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况；所述触发条件包括调度人员通过人机接口模块向调度模块发出调度指令。所述的流程工业管网系统的调度系统，还可以包括工况判断模块，所述工况判断模块与人机接口模块、实时数据库、关系数据库和调度模块相连；所述工况判断模块根据关系数据库中配置的异常事件信息中的异常事件判断方法，从实时数据库获取实时数据，自动判断是否有异常事件发生，在发生异常事件时将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；或者接收人机接口模块的人工触发异常事件信息，并将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；所述调度模块在接收工况判断模块的异常事件信息后，获取关系数据库中的异常事件信息、调度规则信息和调节手段信息，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。所述的流程工业管网系统的调度系统，还可以包括预测模型模块，所述预测模型模块与实时数据库、关系数据库、人机接口模块、调度模块连接，获取实时数据库中的数据和关系数据库中的预测模型，预测能源介质的产耗量的预测结果，并将所述预测结果存储于关系数据库；所述关系数据库还可以存储用于预测能源介质产耗量的预测模型及预测模型信息；所述预测模型信息包括管网设备负荷与能源介质产耗量关系模型中的模型参数，所述预测模型用于计算异常事件影响以及在给出调度方案时通过能源介质产耗量的变化计算出负荷的调整量；所述调度模块结合实时数据库中的实时数据和存储在关系数据库中的预测模型计算异常事件影响，根据调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。一种流程工业管网系统的调度系统，包括实时数据库、人机接口模块、调度模块， 各部分的功能如下人机接口模块与实时数据库、调度模块相连，用以查看实时数据库中的实时数据， 查看调度模块中的调度方案，向实时数据库和/或调度模块配置和/或修改参数，和/或向调度模块发出指令；实时数据库与人机接口模块、调度模块以及管网系统实际生产数据连接，存储管网系统的实际生产数据，以及管网信息和/或管网设备信息，根据各模块的要求提供实时数据；调度模块与实时数据库、人机接口模块相连；存储异常事件信息、管网状态位、调度规则信息和调节手段信息；所述异常事件信息包括异常事件判断方法和异常事件影响的计算方法；所述调度规则信息存储的信息包括具体事件所对应的调节手段和确定的调节单元的调节量；所述调节手段信息包括调节单元的优先级信息；在满足触发条件后结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，结合调度规则信息和调节手段信息，根据调度方案产生方法给出并存储调度方案，和/或实时跟踪调度执行情况；所述管网状态位用以表征管网是否在调度状态；所述触发条件包括调度人员通过人机接口模块向调度模块发出调度指令。所述的流程工业管网系统的调度系统，还可以包括工况判断模块，所述工况判断模块与人机接口模块、实时数据库和调度模块相连；所述工况判断模块根据调度模块中配置的异常事件信息中的异常事件判断方法，从实时数据库获取实时数据，自动判断是否有异常事件发生，在发生异常事件时将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；或者接收人机接口模块的人工触发异常事件信息，并将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；所述调度模块在接收工况判断模块的异常事件信息后，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据调度方案产生方法给出调度方案。所述的流程工业管网系统的调度系统，还可以包括预测模型模块，所述预测模型模块与实时数据库、人机接口模块、调度模块连接，存储预测模型及预测模型信息，根据预测模型预测并存储能源介质的产耗量的预测结果；所述预测模型信息包括管网设备负荷与能源介质产耗量关系模型中的模型参数，所述预测模型用于计算异常事件影响以及在给出调度方案时通过能源介质产耗量的变化计算出负荷的调整量，从而给调度人员以直观的提示；所述调度模块结合实时数据库中的实时数据和预测模型模块的预测模型计算异常事件影响，根据调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。[0027]一种流程工业管网系统，所述管网系统可以包括上述的管网系统的调度系统。所述的流程工业管网系统，所述管网系统可以为蒸汽系统。本实用新型的技术效果本实用新型的调度系统的方案，通过物理系统使得上述方法得以实现，并能够将事件影响、调度方案和/或调度方案的实时执行情况直观的显示给调度人员，更好地指导其调度过程。本实用新型的调度系统的进一步的方案，包含工况判断模块，能够自动、准确、及时的判断异常事件是否发生，并及时提示给用户，避免了人工监测的失误和延时。本实用新型的调度系统的进一步的方案包含预测模型模块，能够预测能源介质的产耗量，使调度系统在计量仪表不全的情况下依然能够计算事件影响，给出精确量化的调度方案。在给出调度方案时，可根据预测模型，给出负荷的调整量，从而给调度人员以直观的提示。本实用新型的流程工业管网系统包括所述的流程工业管网系统的调度系统，因此自然也具有所述调度系统的上述技术效果。本实用新型的流程工业管网系统是流程工业蒸汽系统，因此流程工业蒸汽系统自然也具有所述流程工业管网系统的上述技术效果。
[0035]图1是事件分类示意图。[0036]图2是生成调度流程示意简图。[0037]图3是选择调节手段的计算流程。[0038]图4a是调度系统--个实施例的结构图[0039]图4b是调度系统--个实施例的结构图[0040]图4c是调度系统--个实施例的结构图[0041]图4d是调度系统--个实施例的结构图[0042]图5是系统功能框图。[0043]图6是全工况调度系统工作流程图[0044]图7是调度功能执行流程图
具体实施方式
结合附图的具体实施例对本实用新型详述如下。先介绍几个概念本实用新型中所说的事件即异常事件，是指造成管网系统能源介质不平衡的事件，也即导致异常工况的事件。所述事件包括管网设备故障和管网系统开停车工况。所述能源介质不平衡包括能源介质的不足和过量。所述事件影响是指发生所述事件时引起的能源介质不平衡的量；其发生会造成管网系统的不平衡程度，即能源介质不足量或能源介质过剩量。调节手段是针对事件的、调节单元具体的调度动作，调度方案是所述调节手段的组合，所述调节手段包括调度规则的调节手段和调节单元优先级的调节手段。[0050]所述调节单元是可用于调度的管网设备，即调节设备。所述管网设备包括管网系统上的通用设备和/或工艺设备。所述调度规则是针对具体事件的调度所涉及的各调节单元的调节手段的组合，这些调节手段的调节量是固定的；即针对每一具体事件，该事件发生时企业固定的调节手段， 也就是说所述管网设备的调节量对应于同一个具体事件是确定的。所述具体事件的调度是指在发生具体事件时，为使管网达到平衡，调节单元的动作。同一个管网设备在不同的具体事件中，其调度规则可能不同，导致该管网设备的调节量可能不同。所述具体事件是指具体某一设备的异常事件，如锅炉A停车，针对每一具体事件可根据工厂调度经验总结规则。所述普遍性事件是指针对蒸汽系统整体的异常事件，包括蒸汽量过剩或蒸汽量不足的事件。在管网系统中通过监测具体事件可以确定会发生怎样的普遍性事件，比如锅炉A停车这个具体事件可能导致蒸汽量不足的普遍性事件，因此具体事件可以看作普遍性事件的一个属性。在普遍性事件里，每一个调节设备(即调节单元) 针对不同的具体事件的优先级相同。所述调节量指调节单元的调节程度，是面向调度人员的用于具体调度的量，因此可以是调节的具体数值或百分比数值。所述调度值是指调节单元的调节操作引起的具体的能源介质的变化量值，也称为调节单元的作用，是用于进行平衡计算的量，因此其数值是具体数值，不能是百分比数值。比如放空阀A的调度值为40即为放空阀A的调度值；而放空阀是打开还是关闭则是其调度动作，当然本领域技术人员可以很容易的想到其它表达调度值的方式，比如“增大40”等，因此调度值的具体形式应在本实用新型的权利要求保护范围之内。调度值是由调节量和当前管网数据确定的，调节量是调度的目标，而调度值是根据当前管网数据达到该目标的具体操作；比如若调节量是“将锅炉A开到最大”，若锅炉A的最大产汽量是500，而当前的产汽量是300，则调度值是200 ；若当前锅炉A的产汽量是400，则调度值是100。包含在调度规则中的调节单元的调度值是由具体事件确定的固定值。所述调节单元优先级是多个调节单元的调度顺序，由设备的类型、调度动作影响管网系统速度的快慢以及是否影响生产等因素确定，比如放空阀的调节明显影响管网系统的状态，因此该类型的调节单元的优先级较高；而如果对工艺设备进行调节经常会严重影响生产条件、生产过程和产物，因此工艺设备的优先级往往较低；所述调节单元优先级可适用于普遍性事件。以蒸汽系统为例介绍流程工业管网系统中的调度系统与方法。由于流程工业管网系统具有类似的特点，因此下述实施例如无特别声明，均适用于流程工业管网系统，所述管网系统包括各种能源介质的管网系统，包括以蒸汽、煤气、水等作为能源介质的管网系统。 本实用新型所涉及的调度是全工况调度。全工况调度的目的是针对蒸汽系统发生的不同事件给调度人员提供不同的调度方案，以指导和辅助其调度过程，使蒸汽管网尽快达到稳定。 该方案能弥补所述事件对蒸汽系统造成的影响(即蒸汽不足或过剩量)。全工况调度的原则是，调度的过程首要原则是保证安全，因此就要求尽快地调整管网稳定，并在此基础上尽量少地影响生产，减少能源浪费。针对不同的事件，生成调度方案的方法和调度方案的形式也不尽相同。蒸汽系统的事件分类情况如图1所示。蒸汽系统的事件可分为开停车工况和故障，同时故障又可按能否进行蒸汽平衡计算分为两类。对于蒸汽系统开停车工况，一般工厂都有详细的作业指导书，调度时根据工厂操作经验，逐条给出操作步骤指导即可。因此本实用新型的重点放在故障工况下的调度，当然也包括对于开停车工况的调度。以下分两类情况分别讨论。1.不可进行蒸汽平衡计算的工况不可进行蒸汽平衡计算的工况主要指未知原因引起的管网压力异常且未监测到蒸汽流量明显变化的工况。由于无法获得充足的数据进行蒸汽平衡计算，在生成调度方案的过程中，根据从实际调度中总结得出的调度规则给出定性的调度指导方案。这类工况由于没有明显能源介质流量变化，因此不是本实用新型研究的内容。2.可进行蒸汽平衡计算的工况这类工况包括明确故障(工艺、设备故障)，还包括未知原因引起的管网压力异常但监测到主要蒸汽设备流量大幅变化的工况。导致这类工况的设备故障和管网系统开停车工况称为异常事件或简称为事件。这类工况可以计算出故障对蒸汽系统的直接和连锁影响，即蒸汽缺口(即不足量)或过剩量。对于此类工况，可以首先计算出事件影响，并根据事件影响计算出量化的调度方案，并全部提示给用户。本实用新型讨论上述可进行蒸汽平衡计算的工况，针对该类事件如何根据该事件的影响，给出快速安全并且精确量化的调节手段。流程工业的蒸汽动力系统有以下特点1.用户分散由于流程工业工艺系统较庞杂，因此蒸汽系统的用户往往不只包括公用工程里的蒸汽透平，还分散在整厂的生产类设备中。2.产汽源众多除专门用于生产蒸汽的锅炉外，部分生产类设备中还有废热锅炉，可以使用工艺余热产汽，因此流程工业蒸汽系统的产汽单元众多。3.压力等级多—般流程工业由于工艺要求，需要使用多个等级的蒸汽。以合成氨工艺为例，高压蒸汽用于驱动透平拖动压缩机来压缩合成气，中压蒸汽用于驱动空分装置，低压蒸汽用于换热等工艺。通过分析以上流程工业蒸汽系统的特点，为实现其全工况调度，需要解决以下几个技术难点1.多个压力等级管网的蒸汽平衡问题。流程行业蒸汽系统一般都存在多个压力等级的蒸汽管网。一方面，一些事件发生会破坏两级或以上压力管网上的蒸汽平衡，如高压抽凝式汽轮机跳车会造成高压管网蒸汽过剩和中压管网蒸汽不足。另一方面，一些严重的事件发生后，只依靠某一级管网上的调节手段并不能调整管网至再次平衡，只能多级管网同时参与调节。因此如何兼顾多个压力等级蒸汽管网的蒸汽平衡问题是全工况调度的难点之一。该问题是蒸汽系统区别于其它管网系统的问题，因此对于该问题的解决方案仅适
9用于蒸汽系统。2.研究满足全工况调度要求的计算模型(或称为计算方法)全工况调度的目的是快速安全地调整管网稳定同时尽量不影响生产，而不是以经济上的最优化为调度目标，因此无法找到固定的最优化指标来使用数学规划的方法计算调度方案。为满足全工况调度的目标，只能借助工厂实际生产中的调度经验。研究如何使用定性的工厂调度经验，得到精确定量的调度方案，是全工况调度需要突破一个重要的技术难题，也是全工况调度的核心问题。3.调节量与蒸汽量之间的关系生成调度方案时，以蒸汽量的产耗平衡为基础，但是在给出方案时应该考虑全工况调度的易用性，结合实际生产中的调度习惯，给出适当的调度方案形式。以生产类设备为例，应以负荷调整量的形式给出调度方案，因此需要建立各生产类设备和辅助类设备调节量与蒸汽产耗量的关系。4.计算事件影响蒸汽平衡计算应该在蒸汽压力温度稳定在一定范围内的前提下进行。一般在蒸汽系统发生事件后，会引起蒸汽压力和温度变化。在调度执行过程中蒸汽的压力温度波动也较大，且由于调度涉及设备过多，很难预知其变化情况。不能使用事件发生后蒸汽压力温度变化时的流量数据来计算事件影响。对于工艺蒸汽设备发生故障或检修等事件，需要通过负荷与蒸汽量的函数关系和负荷相互影响关系模型来计算事件影响。因此研究事件影响的计算方法也是全工况调度的重点研究问题。简而言之，全工况调度的核心问题就是事件发生后，怎样选择适当的调节手段组合弥补事件的影响使蒸汽系统重新达到平衡。全工况调度采用规则(即调度规则)与优先级结合的调度方法，总体思路如下根据企业蒸汽系统实际运行情况，总结出该蒸汽系统可能发生的事件的集合。针对每一具体事件总结其调度规则，即该事件发生时工厂固定的调节手段。除针对具体的事件的调度规则外，还需总结各个调节设备在普遍性事件的调度中的优先级。针对每一具体事件的调度方案即各个调节手段(调节设备的调节程度)的组合。 这些调节手段分为两部分一部分根据该事件的调度规则结合蒸汽平衡计算确定，另一部份根据调节设备的优先级并结合蒸汽平衡计算获得。调度方案通过蒸汽平衡计算得到，满足以下条件假设事件影响为X，通过调度规则确定的调节手段组合的作用为Y1，通过设备优先级确定的调节手段组合的作用为Y2。则X = Yl+Y2(l)其中，作用是指调节手段的操作造成的蒸汽变化量值，也称为调度值。由上述方式生成调度方案的流程示意图见图2。全工况调度针对蒸汽系统涉及的一些假设如下1.减温水的温度压力不变为计算方便，对于对多级管网有影响的事件，或对多级管网有作用的调节手段，它们的影响X或作用Y均转化为某一级管网上的蒸汽量。减温减压站只起到相邻两级管网中蒸汽量转化的作用，同时它的上下限也是调节手段作用的一项约束。总之，减温减压不作为最终的调节手段，可以看成相邻两级管网之间蒸汽转化的系数。由于只有蒸汽系统存在多级管网的问题，因此该问题主要适应于蒸汽系统，对于该问题的解决方案也仅适用于蒸汽系统。根据减温减压站进出汽和排汽的函数关系
° (^-Φο+Φ^-Κ, K(2)或G。= wGk式中
(1-φ)Η,+φΗ -how w =---；G0—减温减压站进汽流量，t/h ；Gk——减温减压站排汽流量，t/h ；φ——未蒸发水量占总减温水的百分比，％ ；h。w——减温水比焓，KJ/Kg ；h φκ一减温减压站排出的饱和水比焓，KJ/Kg ；h。——进减温减压站蒸汽比焓，KJ/Kg ；hk——出减温减压站蒸汽比焓，KJ/Kg ；可以假设减温水的温度和压力保持恒定，即焓值保持恒定，从而…h。w、/v^、h。、hk 均为常数，因此相邻两级管网之间通过减温减压站的管网间转化系数w为常数。2.事件发生前与调度结束的时刻管网上各处温度压力不变—方面，由于蒸汽系统在调度过程中的压力温度的变化无规律可循，因此生成调度方案时进行的蒸汽平衡计算依据事件发生前和调度结束两个时刻的蒸汽平衡状态，而不使用调度过程中的流量数据。即需要假设，根据调度方案将各蒸汽设备调节到目标状态后， 蒸汽系统能够重新达到平衡，且蒸汽压力温度与事件发生前保持一致。另一方面，在调度方案中，减温减压站和放空阀等设备的调节量是以阀门开度的形式给出的。如果假设调度结束后的蒸汽压力温度与事件发生前保持一致，则阀门开度与蒸汽流量(即调节量)的函数关系可以用理想流量特性表示。总之，全工况调度以调节蒸汽系统重新达到稳定为目的。只有假设调度前后蒸汽压力温度不发生变化，之后的计算才具有意义。本实用新型提出了一种调度方案产生方法，是一种将调度规则与具有优先级的调节手段相结合得出与异常事件影响相匹配的调度值的机制。生成调度方案的计算方法(即调度方案产生方法)的步骤如下1.通过减温减压站的管网之间转化方法流程工业蒸汽系统一般包含多个压力等级的管网，需要兼顾多个压力等级蒸汽管网的蒸汽平衡问题。生成调度方案的计算过程是虚拟的蒸汽平衡计算，调度方案给出的是各设备的最终调节目标。因此对具有不同压力等级的蒸汽系统而言，在计算过程中，可以将蒸汽流量在各个压力等级之间进行转化。将流量转化到某一级管网上，从而简化蒸汽平衡计算过程。管网之间转化可分为两类调节手段的调度值Y的转化以及事件的影响X的转化。假设某调节手段会使A级管网蒸汽用量减少Ya ；在不考虑减温减压站调节上下限的情况，如果通过调节减温减压站保持A级管网的平衡，可将该蒸汽用量减少的作用Ya转化到A+1级管网，使A+1级管网蒸汽用量减少YA+1 = YAXwA+1，即此时A+1级管网减温减压站进汽量减少YA+1。当然该转化方法也适合于蒸汽生产量增加Ya的情况。A+1表示A的上一级管网，若A级指中压管网，则A+1表示高压管网。Wiw为蒸汽通过减温减压站从A+1级管网到A级管网的转化系数，指要产生1吨A级蒸汽需要wA+1吨 A+1级蒸汽通过减温减压站。Wiw根据减温减压站进出汽和排汽的函数关系(公式O))计算得到。当各级管网的压力确定后，在符合上述假设条件下，wA+1不随Ya的改变而变，可确定为固定值。事件影响X的转化方法类似，以辅助汽轮机跳车为例。假设该辅助汽轮机在B级管网和B-I级管网之间，为一次调节抽汽式汽轮机。B表示B-I的上一级管网，若B-I级指中压管网，则B表示高压管网。事件发生前该辅助汽轮机在B级管网的进汽量为&，在B-I 级管网的抽汽量为^V1(即向B-I级管网输送的B-I级蒸汽量)。该辅助透平(即上述辅助汽轮机)跳车会造成的事件影响为B级管网的蒸汽过剩 Xb, B-I级管网蒸汽生产量缺口(不足量)XB_i(也就是上述辅助汽轮机未跳车前能够生产的B-I级蒸汽)；在不考虑减温减压站调节上下限的情况下B级管网减温减压站进汽量增加\以维持B级管网的蒸汽平衡，该事件影响可等价为B-I级管网蒸汽过剩量X’B_i = Xb/ wB-XB_i，由式2可见，式中/、代表B级管网蒸汽量&由减温减压站转化为B-I级管网的蒸汽量值。在计算中蒸汽量往哪一级管网转化视具体事件的情况而定。由于只有蒸汽系统才具有多级压力管网，因此该步骤仅限于蒸汽系统，即其它管网系统不具备此步骤。2.约束条件每一个设备产生的调节作用均有上限约束，该值一般都是由设备本身的调节上下限所限制。即Yx ^ Yx, MX但是在蒸汽系统中，当\需要进行管网间的转化时，还需考虑减温减压站的调节上下限。在计算过程中，由于往往需要对蒸汽量进行管网间的转化，减温减压站的阀位目标值也随计算过程而改变。调节设备的调节上限应取本身上限和减温减压站上限中较小者。假设某放空阀X在C级管网，C+1级管网由于故障造成蒸汽过剩(属于一类普遍性事件)，因此关小放空阀造成的C级蒸汽使用增加量\需要往上级管网转化，为保持C级管网稳定，需开大C+1级管网的减温减压站，且减温减压站进汽增加量￥ 应满足式3 Yff/wc+1 = Yx (3)此时减温减压站的调节上限为YW,MX，则\应满足4的约束Yx^ min {Yx, Mx，Yw, Mx/wc+1} (4)3.调度方案计算流程，即调度方案产生方法，是指调度规则与具有优先级的调节手段相结合得出与异常事件影响相匹配的调度值的机制。
12[0133]调度方案的计算过程就是根据事件影响选择调节手段组合的过程，由于全工况调度没有固定的最优化目标函数，最好的方法就是根据调度规则和优先级将事件影响和调节作用逐一对比匹配。当事件发生后，首先计算事件影响X，之后根据该事件的调度规则和各个调节设备 (即调节单元)的优先级，逐步生成调节手段的组合，并将其作用Y和事件影响X相比较。 当Y = X时，表示当前的调节手段组合能够使蒸汽系统重新达到平衡，该调节手段组合即全工况调度方案。事件的影响是指普遍性事件的影响，即蒸汽不足量或过剩量，用X表示；调节手段的作用用Y表示。为原普遍性事件的影响，Ysw为由经验调度规则确定的调节手段的作用，也是指引起该普遍性事件的具体事件的调节手段的作用，Yn表示优先级为η的调节手段的作用。选择调节手段的流程如图3所示调度方案的计算方法包括以下步骤1)计算事件影响计算事件影响即异常事件影响的计算方法，用于计算异常事件的影响。事件影响的计算方法根据具体事件的不同而不同。计算事件影响时，总的思路是首先计算出所有与该事件相关的设备在事件发生后的能源介质量(对蒸汽系统是蒸汽量)，将其与事件发生前平稳工况下的能源介质量(对蒸汽系统是蒸汽量)相比较，差值即事件影响。对蒸汽系统而言，一些对多个压力等级管网造成影响的事件，其事件影响还需进行管网之间的转化。2)计算调度规则的作用根据调度规则所确定的调节手段的调节量也是确定的，因此可以根据当前管网数据计算确定其调度值，即作用Yjw。使用调度规则调节手段后蒸汽系统新的不足或过剩量成为新影响(即事件剩余影响)，用Xli表示，其与调度规则作用和事件影响的关系如式5所示X 新=X 事件-Y删(5)以上计算的结果Xli是对使用调度规则调节手段后蒸汽系统状况的预测，而不是实际实施该调节手段。如果Xli= 0，说明使用调度规则调节手段能够使蒸汽系统达到平衡， 本计算流程结束，输出的调度方案就是调度规则调节手段。3)匹配优先级的作用如果Xli^ 0，说明使用调度规则调节手段不能使蒸汽系统达到平衡，需要从优先级为1的调节手段开始，确定优先级为1的调节单元的调节手段的调度值Y1，计算此时的事件剩余影响& ，则X1M= Xm-Y1 ；若X1M= 0，则将上述调度规则的调节手段及其调节量与优先级为1的调节单元的调节手段及其调节量作为调度方案输出；若Xix^ 0，则向下进行；4)按照优先级η由高到低的顺序，即数字η由小到大的顺序，依次比较调节手段的作用Yn和蒸汽系统当前的不足或过剩量Xlrili (即该事件的剩余影响)的差值Xnli = Xlri _Υη。η = 1的优先级大于η = 2的优先级。即η值越大，优先级越低。Xlri 表示使用完调度规则调节手段以及优先级小于η的所有调节手段后蒸汽系统新的不足或过剩量，若Xn 新=0，说明使用该优先级的调节单元的调节手段能够使管网系统达到平衡，则将步骤2)中调度规则的调节手段及其调节量与优先级为1至η的所有调节单元的调节手段及其调节量作为调度方案输出；若Xnli^ 0，则依据上述方法计算此时的事件剩余影响Χη+1| ，以此类推， 直至Xmx= 0，将步骤2)中调度规则的调节手段及其调节量与优先级为1至m的所有调节单元的调节手段及其调节量作为调度方案输出；蒸汽平衡计算方程组如式6，
权利要求1.一种流程工业管网系统的调度系统，包括实时数据库、关系数据库、人机接口模块、 调度模块，各部分的功能如下人机接口模块与实时数据库、关系数据库、调度模块相连，用以查看实时数据库中的实时数据，查看关系数据库中的调度方案，以及向关系数据库配置和/或修改参数，向调度模块发出指令；关系数据库与人机接口模块、调度模块相连，存储由人机接口模块配置和/或修改的参数；实时数据库与人机接口模块、调度模块以及管网系统实际生产数据连接，存储管网系统的实际生产数据，根据各模块的要求提供实时数据；调度模块与实时数据库、关系数据库和人机接口模块相连；在满足触发条件后获取关系数据库中的异常事件信息、调度规则信息和调节手段信息，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况；所述触发条件包括调度人员通过人机接口模块向调度模块发出调度指令。
2.根据权利要求1所述的流程工业管网系统的调度系统，其特征在于，还包括工况判断模块，所述工况判断模块与人机接口模块、实时数据库、关系数据库和调度模块相连；所述工况判断模块根据关系数据库中配置的异常事件信息中的异常事件判断方法，从实时数据库获取实时数据，自动判断是否有异常事件发生，在发生异常事件时将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；或者接收人机接口模块的人工触发异常事件信息，并将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；所述调度模块在接收工况判断模块的异常事件信息后，获取关系数据库中的异常事件信息、调度规则信息和调节手段信息，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。
3.根据权利要求1或2所述的流程工业管网系统的调度系统，其特征在于，还包括预测模型模块，所述预测模型模块与实时数据库、关系数据库、人机接口模块、调度模块连接，获取实时数据库中的数据和关系数据库中的预测模型，预测能源介质的产耗量的预测结果， 并将所述预测结果存储于关系数据库；所述关系数据库存储用于预测能源介质产耗量的预测模型及预测模型信息；所述预测模型用于计算异常事件影响以及在给出调度方案时通过能源介质产耗量的变化计算出负荷的调整量；所述调度模块结合实时数据库中的实时数据和存储在关系数据库中的预测模型计算异常事件影响，根据调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。
4.一种流程工业管网系统的调度系统，包括实时数据库、人机接口模块、调度模块，各部分的功能如下人机接口模块与实时数据库、调度模块相连，用以查看实时数据库中的实时数据，查看调度模块中的调度方案，向实时数据库和/或调度模块配置和/或修改参数，和/或向调度模块发出指令；实时数据库与人机接口模块、调度模块以及管网系统实际生产数据连接，存储管网系统的实际生产数据，以及管网信息和/或管网设备信息，根据各模块的要求提供实时数据；调度模块与实时数据库、人机接口模块相连；存储异常事件信息、管网状态位、调度规则信息和调节手段信息；在满足触发条件后结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，结合调度规则信息和调节手段信息，根据调度方案产生方法给出并存储调度方案，和/ 或实时跟踪调度执行情况；所述管网状态位用以表征管网是否在调度状态；所述触发条件包括调度人员通过人机接口模块向调度模块发出调度指令。
5.根据权利要求4所述的流程工业管网系统的调度系统，其特征在于，还包括工况判断模块，所述工况判断模块与人机接口模块、实时数据库和调度模块相连；所述工况判断模块根据调度模块中配置的异常事件信息中的异常事件判断方法，从实时数据库获取实时数据，自动判断是否有异常事件发生，在发生异常事件时将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；或者接收人机接口模块的人工触发异常事件信息，并将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；所述调度模块在接收工况判断模块的异常事件信息后，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据调度方案产生方法给出调度方案。
6.根据权利要求4或5所述的流程工业管网系统的调度系统，其特征在于，还包括预测模型模块，所述预测模型模块与实时数据库、人机接口模块、调度模块连接，存储预测模型及预测模型信息，根据预测模型预测并存储能源介质的产耗量的预测结果；所述预测模型用于计算异常事件影响以及在给出调度方案时通过能源介质产耗量的变化计算出负荷的调整量，从而给调度人员以直观的提示；所述调度模块结合实时数据库中的实时数据和预测模型模块的预测模型计算异常事件影响，根据调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。
7.一种流程工业管网系统，其特征在于，所述管网系统包括权利要求1至6之一所述的管网系统的调度系统。
8.根据权利要求8所述的流程工业管网系统，其特征在于，所述管网系统为蒸汽系统。
专利摘要本实用新型一种流程工业管网系统的调度系统，包括实时数据库、关系数据库、人机接口模块、调度模块，通过调度计算方法，将从实际经验总结出的调度规则和调节单元优先级相结合，能够计算出精确量化的调度方案，为调度人员提供及时、方便、并结合了工厂实际调度经验的精确的量化调度方案，以指导和辅助其进行调度，使管网系统能够快速、安全的达到稳定。本实用新型的调度系统和方法可应用于包括蒸汽系统在内的流程工业管网系统。本实用新型提供的一种管网转化方法可以解决蒸汽系统多级管网调度复杂的问题。
文档编号G05B19/418GK202133897SQ20112020305
公开日2012年2月1日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月3日
发明者孙绪彬, 崔培崇, 王学雷 申请人:北京三博中自科技有限公司