火電廠氣力除灰節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

楊曉星，孔德文

（江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系，江蘇無錫 214153）

火電廠氣力除灰節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

楊曉星，孔德文

（江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系，江蘇無錫 214153）

介紹火電廠氣力除灰的系統(tǒng)現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)開發(fā)了氣力除灰節(jié)能控制系統(tǒng)，優(yōu)化了氣力除灰系統(tǒng)各輸送單元的運(yùn)行組合及工作過程，從而進(jìn)一步降低了用氣系統(tǒng)用氣流量波動(dòng)的隨機(jī)性，提高了其用氣過程的規(guī)律性，改善了現(xiàn)有氣力除灰系統(tǒng)控制方式的控制性能低、能耗浪費(fèi)嚴(yán)重的問題。

氣力除灰；節(jié)能；系統(tǒng)開發(fā)

一、氣力除灰系統(tǒng)的組成及現(xiàn)狀

氣力除灰系統(tǒng)由電除塵器飛灰處理系統(tǒng)、庫頂卸料及排氣系統(tǒng)、灰?guī)鞖饣L(fēng)系統(tǒng)、庫底卸料系統(tǒng)、控制用氣及布袋脈沖清洗用氣系統(tǒng)、除送用空壓機(jī)系統(tǒng)及空氣凈化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。通過壓縮空氣作為氣力除灰的動(dòng)力源，由設(shè)置在倉泵上的密閉管道，將粉煤灰除去并送到灰?guī)?，再通過庫底卸料器、散裝機(jī)、雙軸攪拌機(jī)向外排灰，實(shí)現(xiàn)無污染排灰。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前氣力除灰系統(tǒng)運(yùn)過程中存在輸送效率低、能源浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（1）除送單元除送效率低（輸送灰氣比低，浪費(fèi)嚴(yán)重）；

（2）除送單元輸送運(yùn)行流速高（管道磨損嚴(yán)重）；

（3）氣力除送系統(tǒng)（多個(gè)除送單元構(gòu)成）人工

圖1 當(dāng)前除灰系統(tǒng)耗氣量波動(dòng)

二、氣力除灰節(jié)能控制方案設(shè)計(jì)

根據(jù)氣力除灰系統(tǒng)的運(yùn)行工況，筆者研究了各輸送單元輸送過程中的耗氣機(jī)理，分析了各輸送單元的用氣規(guī)律，在不影響正常生產(chǎn)的前提下，研究了如何優(yōu)化氣力除灰系統(tǒng)各輸送單元的運(yùn)行組合及工作過程，從而進(jìn)一步降低用氣系統(tǒng)用氣流量波動(dòng)的隨機(jī)性，提高用氣過程的規(guī)律性。

基于以上研究過程，從氣力除灰系統(tǒng)各輸灰單元的啟、?？煽厥侄纬霭l(fā)，我們提出了基于動(dòng)態(tài)平衡的新型氣力除灰系統(tǒng)的專家控制策略，即電廠中的除灰系統(tǒng)整體調(diào)度運(yùn)行，控制系統(tǒng)進(jìn)而優(yōu)化氣力除灰系統(tǒng)在不同時(shí)段除送單元的運(yùn)行組合，降低氣力除灰系統(tǒng)整體工作過程中用氣負(fù)荷波動(dòng)，提高氣力除灰系統(tǒng)的運(yùn)行效率，改善現(xiàn)有氣力除灰系統(tǒng)控制方式的控制性能低、能耗浪費(fèi)嚴(yán)重的問題。該策略的目的是降低峰值用氣量，平穩(wěn)除送用氣量。其中氣力除灰專家控制系統(tǒng)的上位機(jī)包含數(shù)據(jù)查詢、考核管理、系統(tǒng)維護(hù)、運(yùn)行控制與統(tǒng)計(jì)、控制誤差統(tǒng)計(jì)5個(gè)模塊，下位機(jī)有各個(gè)機(jī)組組成，每個(gè)機(jī)組有省煤器、一室、二室、三室、四室、五室、六室組成。控制原理示意圖如2所示。

圖2 氣力除灰專家控制系統(tǒng)的控制原理示意圖

新增的氣力除灰專家控制系統(tǒng)與原有氣力除灰程控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)進(jìn)行通信，如圖3所示。

圖3 氣力除灰專家控制系統(tǒng)與原有氣力除灰程控柜聯(lián)通示意圖

三、氣力除灰節(jié)能控制系統(tǒng)軟件開發(fā)

借助于.NET平臺，設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)基于Web的氣力除灰專家控制系統(tǒng)軟件。該軟件采用B/S（Browse/Server）結(jié)構(gòu)，具有開放式的結(jié)構(gòu)和友好的人機(jī)接口。

（一）系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

技術(shù)平臺：Microsoft.NET Framework v4. 0；

開發(fā)語言：C#3. 5；

開發(fā)工具：Visual Studio 2010；

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：SQL Server 2010；

信息服務(wù)器：IIS6. 0；

數(shù)據(jù)庫采用微軟的SQL Server，因?yàn)樗唵?、方便用戶使用，很多功能可以通過鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)和Windows操作系統(tǒng)無縫連接。

（二）系統(tǒng)架構(gòu)—B/S架構(gòu)

本系統(tǒng)按照兩層B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，由表示層（Web瀏覽器）和功能層（Web服務(wù)、計(jì)算服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)）組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 氣力除灰節(jié)能控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

1．表示層（Web瀏覽器）

表示層為用戶接口部分，是用戶與系統(tǒng)之間交互信息的界面，其主要功能是檢查并接收用戶輸入的數(shù)據(jù)，顯示系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)。與其功能相對應(yīng)，表示層的任務(wù)主要有兩個(gè)：一是將Web瀏覽器提出的服務(wù)請求傳送給Web服務(wù)器；二是Web服務(wù)器對用戶身份進(jìn)行驗(yàn)證后用HTTP協(xié)議把請求的文件或進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的結(jié)果傳送回瀏覽器，瀏覽器接受傳來的數(shù)據(jù)并顯示。

2．功能層（Web服務(wù)器、計(jì)算服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)）

功能層是應(yīng)用的主體，包括了IIS服務(wù)、數(shù)據(jù)庫存儲（如果有條件可以把數(shù)據(jù)庫單獨(dú)放在數(shù)據(jù)服務(wù)器上，這樣就組成了三層B/S架構(gòu)）。它的任務(wù)是接受用戶的請求，首先執(zhí)行相應(yīng)的擴(kuò)展程序與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接，通過SQL等方式提出數(shù)據(jù)處理申請，數(shù)據(jù)庫服務(wù)將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果提交給Web服務(wù)器，再傳送回客戶端。借助于.NET平臺和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)的查詢，綜合分析除灰系統(tǒng)的耗氣、能耗，對除灰系統(tǒng)壓力異常、各除送單元運(yùn)行故障等進(jìn)行報(bào)警提示，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對各除送單元的遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)控制——專家控制算法。

3．氣力除灰專家控制系統(tǒng)主界面

氣力除灰節(jié)能控制系統(tǒng)主界面如圖5所示。

圖5 氣力除灰專家控制系統(tǒng)主界面

四、系統(tǒng)節(jié)能效果與分析

在氣力除灰專家控制系統(tǒng)主界面上，點(diǎn)擊“未投”將氣力除灰專家控制系統(tǒng)切換到“已投”在線模式對各電廠運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化控制，此時(shí)運(yùn)行人員注意觀察灰斗里正常料位變化情況。各電場長時(shí)間運(yùn)行后，在各電場正常運(yùn)行情況下灰斗里未出現(xiàn)長時(shí)間高料位。說明此時(shí)氣力除灰專家控制系統(tǒng)在合理的時(shí)間內(nèi)能夠滿足除灰的要求。氣力除灰控制系統(tǒng)控制效果如圖6所示。

圖6 氣力除灰控制系統(tǒng)控制效果圖

觀察氣力除灰專家控制系統(tǒng)主界面上待除灰電場的等待時(shí)間，當(dāng)其為長時(shí)間超過除送等待時(shí)間設(shè)定值時(shí)，說明系統(tǒng)優(yōu)化控制功能正常。

由圖6可知控制系統(tǒng)合理配置各電場啟動(dòng)除送時(shí)間，避免了多條除送線同時(shí)啟動(dòng)除送，造成管網(wǎng)壓力瞬間跌落，影響除送，避免了長時(shí)間沒有除送線啟動(dòng)，造成管網(wǎng)壓力長時(shí)間憋高，避免了空主機(jī)頻繁加卸載，造成了很大的浪費(fèi)。

五、結(jié)束語

基于動(dòng)態(tài)平衡的新型氣力除灰系統(tǒng)，通過把電廠中的除灰系統(tǒng)整體調(diào)度運(yùn)行，控制系統(tǒng)進(jìn)而優(yōu)化氣力除灰系統(tǒng)在不同時(shí)段除送單元的運(yùn)行組合，降低氣力除灰系統(tǒng)整體工作過程中用氣負(fù)荷波動(dòng)，提高氣力除灰系統(tǒng)的運(yùn)行效率，改善現(xiàn)有氣力除灰系統(tǒng)控制方式的控制性能低、能耗浪費(fèi)嚴(yán)重問題。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了降低峰值用氣量和平穩(wěn)除送用氣量的目的。通過消峰平谷，均衡用氣，優(yōu)化除送單元運(yùn)行條數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)減少空壓機(jī)運(yùn)行臺數(shù)1~2臺。

[1]楊代剛.火電廠節(jié)能減排現(xiàn)狀問題及對策探討[J].低碳世界，2013（7）：108-109.

[2]董青,王興武,張照彥.火電廠節(jié)能評價(jià)指標(biāo)體系研究[J].中國電力教育，2011（9）：56-57.

[3]白光元.Java Web整合開發(fā)完全自學(xué)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

（編輯：林鋼）

The Design and Development of Energy-Saving Control System for Pneumatic Ash Disposal in Thermal Power Plants

YANG Xiao-xing，KONG De-wen
（School of Mechanical and Power Engineering,Jiangsu College of Information Technology, Wuxi,214153,China）

This paper first presents the status quo of the pneumatic ash removal system employed in thermal power plants,and then introduces the design and development of an energy-saving control system for pneumatic ash handling.The system has optimized the combination and the working process of the conveying units,so as to further reduce the random pneumatic flow fluctuation in the pneumatic system,improve the regularity of pneumatic process,and has solved the problems of poor control and energy waste in the present pneumatic ash handling system.

pneumatic ash disposal;energy-saving;system development

TP 273

A

1671-4806（2014）06-0104-03

2014-09-30

江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練課題（201313108004Y）

楊曉星（1982—），女，江蘇常州人，助理實(shí)驗(yàn)員，助理實(shí)驗(yàn)師，工程碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)械工程；孔德文（1981—），男，山東臨沂人，工學(xué)博士，研究方向?yàn)槿珓?dòng)系統(tǒng)的節(jié)能、測量仿真與控制。