论文总字数：30824字

摘 要

电厂机组性能在线监视为运行人员提供监控电厂设备运行状态与性能的可能，对提高机组的经济性等有重要意义。上世纪90年代以来，我国电厂逐步投入了厂级性能建设系统，但如今火电厂的在线监视系统大多基于商业实时数据库，使得在线监视系统的成本增加、依赖性强、发展较慢。因此，基于开源数据库的在线监视系统的自主可控显得尤为重要。汽轮机热耗率的在线计算是电厂的在线监视系统中的重要性能指标。本设计在基于开源数据库Redis的基础上，通过Tornado的服务框架，构建电厂在线性能监视系统，并实现了汽轮机热耗率的实时在线计算。

在分析对比了热平衡法等热耗率计算方法后，本设计将采用以主蒸汽流量为基准的方法。主蒸汽流量由DCS根据调节级后的压力求得，然后计算其与给水流量的偏差和汽轮机热耗率。

本设计的实现在Python的语言环境下完成，实现了基于开源软件的自主可控的电厂在线监视系统的架构，在这个架构下实现了电厂重要性能指标的在线分析服务，热耗的在线计算的实现适用于现场测量和运行条件的计算，同时验证了在线性能计算的通用模式。机组的实时运行测量数据和在线计分析数据都由Redis数据库管理，Tornado实现web集成服务；服务的前后端数据通讯使用高性能的WebSocket，数据格式采用json，以突出其迅速、实时的特点。基于本设计工作完成的平台，可以方便、快捷的实现智慧电厂建设需要的各种实时分析需求，具有较高的工程应用价值。

关键词：在线计算，Redis，Tornado，汽轮机热耗率

Abstract

Online monitoring of power plant unit performance provides operators with the possibility to monitor the operation status and performance of power plant equipment, and is of great importance for improving the economy of the unit. Since the 1990s, power plants have gradually invested in plant-level performance building systems in China. However, today's thermal power plant online monitoring systems are mostly based on commercial real-time databases, which makes online monitoring systems costly, more dependent, and slower to develop. Therefore, the autonomous control of an online monitoring system based on an open source database is particularly important. In the power plant's online monitoring system, online calculation of turbine heat rate is an important performance indicator. Based on the open-source database Redis, this design uses Tornado's service framework to build a power plant online performance monitoring system and real-time online calculation of turbine heat loss rate.

After analyzing and comparing the calculation methods of heat consumption such as heat balance method, this design will adopt the method based on the main steam flow. The main steam flow is calculated by the DCS based on the post-regulation pressure. After the deviation between the main steam flow and the feedwater flow is determined, the reheat steam flow rate and the heat rate are calculated.

The implementation of this design was completed in the Python language environment, and the architecture of an online and self-controlled power plant online monitoring system based on open source software was implemented. In this architecture, the online analysis service of the important performance indicators of the power plant was realized, and the heat consumption was calculated. Implement a common model that provides and validates online performance calculations. The real-time running measurement data and online analysis data of the unit are managed by Redis database. Tornado realizes web integration services. The data communication of the service uses high-performance WebSocket and the data format adopts json to highlight its rapid and real-time characteristics. Based on the completed platform of the design work, various real-time analysis requirements required for the construction of smart power plants can be conveniently and quickly achieved, which has high engineering application value.

KEY WORDS: Online Analysis, Redis, Tornado, Turbine Heat Rate

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 3

1.1 研究背景 3

1.2 研究内容 3

1.2.1 基于开源软件的火电厂在线监视系统 3

1.2.2 汽轮机热耗率在线计算 3

1.3 关键问题及难点 4

1.4 本章小结 4

第二章 基于开源技术的在线系统框架 5

2.1 火电机组在线监视系统现状 5

2.2 通用在线系统分析 5

2.2.1 数据层 5

2.2.2 逻辑层 6

2.2.3 用户层 7

2.3 通用监视系统程序架构设计 8

2.4 本章小结 12

第三章 汽轮机热耗率在线计算 13

3.1 汽轮机热耗率的计算概述 13

3.2 主蒸汽流量测量与计算方法 14

3.2.1 直接测量法 14

3.2.2 间接测量法 14

3.3 再热蒸汽流量测量与计算方法 15

3.3.1 再热蒸汽热端流量计算方法 15

3.3.2 再热蒸汽冷端流量的计算方法 16

3.4 在线计算热耗率的方法 16

3.5 算例分析 17

3.6 本章小结 18

第四章 系统软件技术分析及其实现 19

4.1 开发背景 19

4.2 在线监视软件的技术分析 19

4.2.1 在线运行数据服务及其实现技术 19

4.2.2 性能计算分析服务及其实现技术 20

4.2.3 前端框架及其实现技术 20

4.3 在线监视软件的实现及运行投入过程 24

4.3.1 热耗率在线监视软件实现 24

4.3.2 热耗率在线监视软件运行步骤 25

4.3.3 热耗率在线监视软件运行结果 25

4.4 本章小结 27

第五章 结语 28

致谢 29

参考文献 30

绪论

研究背景

在信息化的时代，工业数据的采集和分析意义重大，尤其对于电厂来说，性能参数的及时反馈有利于电厂稳定且安全的运行，及时调整发电量，提高运行效率。能源问题一直是当今世界的关注重点之一，而我国的发电行业又以火电厂为主。火电厂的运行效率的提高一方面可以提高经济性，另一方面也为节能减排做出贡献。

如今在火电厂中的监控系统仍然有很多问题，比如缺乏在线监控手段，数据共享和利用较差等等。电厂使用的数据库也大都是商业数据库，更新缓慢，价格昂贵，难以发展。因此，非商业实时在线计算系统的存在十分必要。

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