淺析自動(dòng)化技術(shù)在電廠節(jié)能減排中的應(yīng)用

朱丹

【摘要】目前，我國(guó)電力生產(chǎn)70%依靠火力發(fā)電，發(fā)電廠在生產(chǎn)過程中消耗了大量的煤炭資源，而我國(guó)又是能源短缺國(guó)家。同時(shí)，煤炭消耗的過程中產(chǎn)生了大量的污染氣體，因此，從節(jié)能與環(huán)保兩方面考慮，都對(duì)發(fā)電廠生產(chǎn)過程提出了更高的要求。

【關(guān)鍵詞】電廠；自動(dòng)化；節(jié)能減排

目前，節(jié)能與環(huán)保是擺在我國(guó)發(fā)展面前的重要問題，通過采取有效措施，走可持續(xù)發(fā)展道路是我們的不二選擇。燃煤發(fā)電廠目前是我國(guó)電力生產(chǎn)的主力軍，同時(shí)也是煤炭資源的消納大戶，其在為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)注入源源不竭的動(dòng)力的同時(shí)，也帶來了污染、浪費(fèi)資源等問題。因此，針對(duì)發(fā)電廠進(jìn)行節(jié)能減排研究意義重大。

1、自動(dòng)化技術(shù)在電廠應(yīng)用的歷程

自動(dòng)化控制技術(shù)在我國(guó)電廠中的應(yīng)用主要經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：

（1）初期的自動(dòng)控制技術(shù)主要處于模擬控制階段，該階段較為代表的成果有燃燒控制器以及順序控制器；

（2）接下來的發(fā)展主要集中在不同DCS或者計(jì)算機(jī)之間不能兼容的軟硬件；

（3）目前發(fā)展到第三代的自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)構(gòu)成了綜合化自動(dòng)體系。

2、節(jié)能減排理念下電廠自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 變頻技術(shù)

變頻技術(shù)是基于自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)上而發(fā)展起來的一項(xiàng)綜合性的新技術(shù)。由變頻技術(shù)構(gòu)成的變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由變頻器、控制器組成。變頻技術(shù)的基本原理是根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸入頻率之間存在的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電源的頻率值來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，而變頻器則可看作是可以調(diào)節(jié)頻率的交流電源。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的，需要在電網(wǎng)電源和電動(dòng)機(jī)間接入變頻器以及相關(guān)設(shè)備。變頻技術(shù)在功率因數(shù)、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、低頻轉(zhuǎn)矩以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面具有巨大優(yōu)勢(shì)，它在發(fā)電廠中的應(yīng)用也獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 DCS 系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)作為自動(dòng)化控制功能強(qiáng)大的系統(tǒng)，其可以控制鍋爐、電機(jī)以及其他設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，控制技術(shù)較為先進(jìn)?？梢哉f，借助DCS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電廠的自動(dòng)化運(yùn)行。比如，通過引進(jìn)和采用DCS系統(tǒng)，火電廠可是借助計(jì)算機(jī)對(duì)電廠各運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，及時(shí)、準(zhǔn)確地獲得電廠實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)信息實(shí)現(xiàn)綜合化管理，為運(yùn)行、管理人員提供了短時(shí)間內(nèi)了解運(yùn)行參數(shù)，制定合理運(yùn)行方案的可能，為有效地減少污染、控制消耗提供了依據(jù)，對(duì)火電廠能源的高效利用創(chuàng)造了條件。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

實(shí)踐表明：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)節(jié)能優(yōu)勢(shì)顯著。近年來，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電廠中的應(yīng)用越來越廣泛。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)具體來講可以表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的引入有效地降低了現(xiàn)場(chǎng)硬件設(shè)備的需求量，通過PC作為控制站，有效地縮減了控制室的占地面積；

（2）現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)安裝十分簡(jiǎn)單，并且多個(gè)設(shè)備可以同時(shí)共用一條線路，有效地降低了安裝成本。同時(shí)，該技術(shù)涉及的工作量相對(duì)較少，可以減少人員、物力的投入。

3、案例分析

3.1 問題的提出

某電廠目前運(yùn)行兩臺(tái)2×200MW機(jī)組，1#機(jī)組風(fēng)機(jī)、2#機(jī)組風(fēng)機(jī)都是通過液力耦合器調(diào)節(jié)，因?yàn)橐毫︸詈掀鞔嬖谥^大的能量損耗，為降低能耗以及提高電廠自動(dòng)化水平，計(jì)劃通過合同能源管理方式對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。

3.2 變頻節(jié)能改造

首先，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，決定將液力耦合調(diào)速器拆除，電機(jī)前移的方式進(jìn)行變頻改造。

其次，設(shè)置自動(dòng)旁路系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效地云狀。

最后，將變頻器頂端的散熱裝置去除，直接將變頻器產(chǎn)生的熱風(fēng)排入風(fēng)機(jī)中。這樣做的好處有以下幾方面：

（1）節(jié)省了變頻器散熱裝置所消耗的電能；

（2）避免了因變頻器散熱裝置故障而造成的停機(jī)現(xiàn)象；

（3）有效地利用了變頻器所產(chǎn)生的熱量。

3.3 節(jié)能效果分析

改造前2臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)門擋板開度變化范圍在40%左右，存在很大的節(jié)流損失，電動(dòng)機(jī)負(fù)載率低，效率低，改造后風(fēng)門擋板在全開位置，電動(dòng)機(jī)的效率明顯提高。

3.4 變頻技術(shù)應(yīng)用的附加效益

（1）提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)

原電機(jī)直接由工頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，滿載時(shí)功率因數(shù)為0.8-0.9，實(shí)際運(yùn)行功率因數(shù)遠(yuǎn)低于額定值。采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)可提高到0.95以上大大的減少無功功率的吸收，進(jìn)一步減少了上游設(shè)備的運(yùn)維成本。

（2）有效地降低運(yùn)維成本

借助變頻技術(shù)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)述，實(shí)現(xiàn)節(jié)能；變頻改造之后，風(fēng)門保持全開，減少了風(fēng)機(jī)風(fēng)門的承受力，縮減了風(fēng)門的維修頻率；變頻改造之后，僅需對(duì)變頻器進(jìn)行除塵維護(hù)，保證了機(jī)組連續(xù)運(yùn)行。從實(shí)際運(yùn)行效果來看，變頻改造之后的運(yùn)維成本較之前有了很大的降低。

（3）軟啟軟停功能

采用高壓變頻改造后，電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟軟停，啟動(dòng)電流始終保持在點(diǎn)擊額定電流的120%以下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的零沖擊。此外，電機(jī)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的平穩(wěn)，減少了損耗，控制了溫升，消除了噪聲與異常振動(dòng)。

（4）增強(qiáng)電機(jī)的保護(hù)功能

與原來舊系統(tǒng)相比較， 變頻器具有過壓、溫升、過流、欠壓、短路以及缺相等多項(xiàng)保護(hù)功能，在某種程度上而言進(jìn)一步提升了電機(jī)運(yùn)行的安全性。

4、總結(jié)

通過采用自動(dòng)化控制技術(shù)，有利于電廠降低能源消耗，減少環(huán)境污染，各電廠應(yīng)該通過提升自身生產(chǎn)自動(dòng)化水平，加強(qiáng)節(jié)能減排控制力度，為國(guó)家的環(huán)保與節(jié)能事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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