一种流程工业管网系统的监控系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种流程工业管网系统的监控系统和方法，包括人机接口模块、关系数据库、实时数据库、工况判断模块。能够自动检测管网系统的异常事件、工况状态等工况运行信息，为监控人员提供现场参数监控、能源参数监控、管网运行状态判断等功能，可用于辅助管网系统的调度，为监控、调度人员实现运行和/或调度的及时性、经济性和安全性提供技术保障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及流程工业管网系统的监控系统和方法，特别涉及流程工业蒸汽系统的监控系统和方法。
技术介绍
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，蒸汽通过燃料(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。下面以蒸汽系统为例介绍管网系统的复杂性。蒸汽系统是企业公用工程的一部分，它由蒸汽管网和蒸汽设备组成，为企业的生产提供各压力等级的蒸汽，图I给出了一个简化的蒸汽系统的示意图。根据蒸汽管网中蒸汽压力和温度可以把蒸汽管网分为不同的压力等级，图I中的蒸汽系统包含三级蒸汽管网高压蒸汽管网(10.0MPa，530°C )、中压蒸汽管网(3. 8MPa，400°C )和低压蒸汽管网(O. 5MPa，190°C )。蒸汽设备包括通用蒸汽设备和产耗蒸汽工艺设备。产耗蒸汽工艺设备包括消耗蒸汽工艺设备(如图I中工艺设备1、2和4)和副产蒸汽工艺设备(如图I中工艺设备3和5)。蒸汽管网上的通用蒸汽设备包括锅炉、透平、减温减压站、放空阀等。锅炉为产汽设备，不同锅炉的热效率是不一样的，同一台锅炉在不同负荷下热效率也是不一样的。图I中给出了两台生产高压蒸汽的锅炉A锅炉和B锅炉。透平为耗汽做功设备，进入透平的蒸汽做功发电或驱动压缩机等工艺设备。抽汽式透平中的部分蒸汽做功后从透平中间级抽出，并入低能级的蒸汽管网。透平的排汽类型分为两种背压式和凝汽式。背压式透平排出的蒸汽并入低能级的蒸汽管网继续使用；凝汽式透平也叫冷凝式透平，其排出的蒸汽冷凝后循环使用。对于抽凝式的发电透平，透平的总进汽量、抽汽量可根据需要进行调节，发电机的发电量也随之变化。图I中1#透平为二次抽汽冷凝式透平，驱动发电机发电，一次抽汽并入中压蒸汽管网，二次抽汽并入低压蒸汽管网，冷凝水进入冷凝水管道；2#透平为一次抽汽冷凝式透平，驱动发电机发电，一次抽汽并入中压蒸汽管道；3#透平为凝汽式，驱动压缩机做功；4#透平为一次抽汽冷凝式，驱动压缩机做功，一次抽汽并入低压蒸汽管网。减温减压站是蒸汽能级转换设备，它安装在不同能级管网之间，把高能级的蒸汽减温减压为低能级的蒸汽，图I中的1#减温减压站的作用是把高压蒸汽减温减压为中压蒸汽;2#减温减压站的作用是把中压蒸汽减温减压为低压蒸汽。减温减压过程降低了蒸汽的做功能力，应尽量减少减温减压量以减少能源消耗。放空阀把管网中的蒸汽直接排放到大气中，是蒸汽管网的压力调节设备，图I中的1#放空阀用来调节中压蒸汽管网压力，2#放空阀用来调节低压蒸汽管网压力，应尽量减少放空量以减少能源消耗。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出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，这三类煤气可单独传输和使用，也可以混合后传输和使用。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焦炉碳化室的煤气，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。目前在各类能源介质的管网系统的监控过程中，通常存在两类问题1、流程工业管网系统的各种设备数量多、管网复杂，需要监控的参数量很大，仅靠人工直接监控为主的监控方式很难及时、准确的发现问题、解决问题，从而很难进行正确的调度。2、主要靠人工监控、以仪表辅助的监控方法涉及的大量参数和大量相关仪表，工作量大，且监控人员只能看到参数值和参数的变化，而很难及时、正确地了解参数产生或变化的原因，从而很难及时发现问题，可能造成不必要的经济损失，甚至可能产生严重的安全事故。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于各种能源介质(包括蒸汽、煤气、瓦斯气、水等)的管网系统的监控系统和方法，能够自动检测管网系统的异常事件、工况状态等工况运行信息，为监控人员提供现场参数监控、能源参数监控、管网运行状态判断等功能。一种流程工业管网系统的监控系统，包含人机接口模块、关系数据库、实时数据库、工况判断模块，各部分功能如下工况判断模块与实时数据库、关系数据库、人机接口模块连接，用以执行异常事件判断机制、和/或判断工况状态；所述工况状态包括平稳工况，异常工况和过渡工况；所述异常工况是指管网系统中发生至少一个异常事件的工况状态；所述平稳工况是指管网系统中所有的管网参数和设备参数及其变化量在其各自的表征平稳工况的阈值范围内、且其上一次由异常事件判断机制判断的工况不为异常工况的工况状态；所述过渡工况是指管网系统由异常工况经调度后达到完全平稳前的趋于稳定的工况状态；所述异常事件是指影响管网系统平稳运行的事件，包括管网系统参数发生异常，和/或涉及管网系统多个参数的事件发生异常；所述管网系统参数包括管网参数和管网上所连设备的参数；所述异常事件判断机制是指工况判断模块按照设定的异常事件顺序和异常事件判断规则依次检测管网系统中各所述异常事件是否发生，并将工况状态记录在工况状态位的机制；所述工况状态位用以表征管网系统的工况状态；所述异常事件判断规则包括判断实时数据是否符合相应的管网系统参数发生异常的条件和/或涉及管网系统多个参数的事件发生异常的条件；人机接口模块与实时数据库、关系数据库、工况判断模块连接，用以查看实时数据库的数据，向关系数据库配置和/或修改参数，查看、设定异常事件判断机制和向工况判断模块发出执行异常事件判断机制指令；所述参数包括管网系统参数及其阈值范围、异常事件的判断规则；实时数据库分别与人机接口模块、工况判断模块和管网系统实际生产数据相连接，存储管网系统的实际生产数据和/或工况状态位；根据上述各模块的要求提供实时数据和/或工况状态位；关系数据库与人机接口模块、工况判断模块连接，存储由人机接口模块配置和/或修改的参数，并向工况判断模块提供所述参数。 在实时数据库中还存储了用于在执行异常事件判断机制之后记录所发生的异常事件的异常事件列表；所述异常事件顺序由存储于关系数据库中的异常事件配置表表征；所述异常事件判断机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流程工业管网系统的监控系统，包含人机接口模块、关系数据库、实时数据库、工况判断模块，各部分功能如下：工况判断模块与实时数据库、关系数据库、人机接口模块连接，用以执行异常事件判断机制、和/或判断工况状态；所述工况状态包括平稳工况，异常工况和过渡工况；所述异常工况是指管网系统中发生至少一个异常事件的工况状态；所述平稳工况是指管网系统中所有的管网参数和设备参数及其变化量在其各自的表征平稳工况的阈值范围内、且其上一次由异常事件判断机制判断的工况不为异常工况的工况状态；所述过渡工况是指管网系统由异常工况经调度后达到完全平稳前的趋于稳定的工况状态；所述异常事件是指影响管网系统平稳运行的事件，包括管网系统参数发生异常，和/或涉及管网系统多个参数的事件发生异常；所述管网系统参数包括管网参数和管网上所连设备的参数；所述异常事件判断机制是指工况判断模块按照设定的异常事件顺序和异常事件判断规则依次检测管网系统中各所述异常事件是否发生，并将工况状态记录在工况状态位的机制；所述工况状态位用以表征管网系统的工况状态；所述异常事件判断规则包括判断实时数据是否符合相应的管网系统参数发生异常的条件和/或涉及管网系统多个参数的事件发生异常的条件；人机接口模块与实时数据库、关系数据库、工况判断模块连接，用以查看实时数据库的数据，向关系数据库配置和/或修改参数，查看、设定异常事件判断机制和向工况判断模块发出执行异常事件判断机制指令；所述参数包括管网系统参数及其阈值范围、异常事件的判断规则；实时数据库分别与人机接口模块、工况判断模块和管网系统实际生产数据相连接，存储管网系统的实际生产数据和/或工况状态位；根据上述各模块的要求提供实时数据和/或工况状态位；关系数据库与人机接口模块、工况判断模块连接，存储由人机接口模块配置和/或修改的参数，并向工况判断模块提供所述参数。...

【技术特征摘要】
2011.06.14 CN 201110158668.51.一种流程工业管网系统的监控系统，包含人机接口模块、关系数据库、实时数据库、工况判断模块，各部分功能如下 工况判断模块与实时数据库、关系数据库、人机接口模块连接，用以执行异常事件判断机制、和/或判断工况状态；所述工况状态包括平稳工况，异常工况和过渡工况；所述异常工况是指管网系统中发生至少一个异常事件的工况状态；所述平稳工况是指管网系统中所有的管网参数和设备参数及其变化量在其各自的表征平稳工况的阈值范围内、且其上一次由异常事件判断机制判断的工况不为异常工况的工况状态；所述过渡工况是指管网系统由异常工况经调度后达到完全平稳前的趋于稳定的工况状态；所述异常事件是指影响管网系统平稳运行的事件，包括管网系统参数发生异常，和/或涉及管网系统多个参数的事件发生异常；所述管网系统参数包括管网参数和管网上所连设备的参数；所述异常事件判断机制是指工况判断模块按照设定的异常事件顺序和异常事件判断规则依次检测管网系统中各所述异常事件是否发生，并将工况状态记录在工况状态位的机制；所述工况状态位用以表征管网系统的工况状态；所述异常事件判断规则包括判断实时数据是否符合相应的管网系统参数发生异常的条件和/或涉及管网系统多个参数的事件发生异常的条件； 人机接口模块与实时数据库、关系数据库、工况判断模块连接，用以查看实时数据库的数据，向关系数据库配置和/或修改参数，查看、设定异常事件判断机制和向工况判断模块发出执行异常事件判断机制指令；所述参数包括管网系统参数及其阈值范围、异常事件的判断规则； 实时数据库分别与人机接口模块、工况判断模块和管网系统实际生产数据相连接，存储管网系统的实际生产数据和/或工况状态位；根据上述各模块的要求提供实时数据和/或工况状态位； 关系数据库与人机接口模块、工况判断模块连接，存储由人机接口模块配置和/或修改的参数，并向工况判断模块提供所述参数。2.根据权利要求I所述的监控系统，其特征在于，在实时数据库中还存储了用于在执行异常事件判断机制之后记录所发生的异常事件的异常事件列表；所述异常事件顺序由存储于关系数据库中的异常事件配置表表征；所述异常事件判断机制调用所述异常事件配置表并按照所述异常事件判断规则依次检测管网系统中的各异常事件是否发生；所述管网系统参数发生异常包括管网系统参数和/或其变化量在其各自的表征平稳工况的阈值范围之外；所述涉及管网系统多个参数的事件由管网系统参数之间的逻辑和/或数学表达式表达或由人工设定；和/或所述异常事件的判断规则包括判断表达式。3.根据权利要求I或2所述的监控系统，其特征在于，还包括历史数据库，所述历史数据库与人机接口模块和实时数据库连接，按照设定周期将实时数据库的数据存储在历史数据库中，以便人机接口模块查询历史数据。4.根据权利要求I至3之一所述的监控系统，其特征在于，还包括调度系统，所述调度系统与工况判断模块连接，在所述工况状态位表征为异常工况时对蒸汽系统进行调度或给出调度方案，并在调度完成后向工况判断模块反馈调度信息，所述调度信息包括表征调度完成的信息。5.根据权利要求I至4之一所述的监控系统，其特征在于，还包括能量计算模块，所述能量计算模块与关系数据库、实时数据库连接，调用关系数据库中的相关参数对管网和/或管网设备的能量参数进行计算，并将能量计算结果存储于关系数据库。6.根据权利要求I至5之一所述的监控系统，其特征在于，还包括优化模型构建模块和优化模型计算模块，所述优化模型构建模块与工况判断模块，优化模型计算模块连接，用以构建优化模型；所述优化模型计算模块根据优化模型构建模块构建的优化模型计算优化方案，并将优化方案发送到人机接口模块和/或存储到关系数据库；和/或还包括预测模型模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙绪彬，王学雷，
申请(专利权)人：北京三博中自科技有限公司，
类型：发明
国别省市：