研究燃煤電廠DCS系統(tǒng)中的電壓控制節(jié)能方法

楊繼洪

（深圳市中金嶺南股份有限公司韶關(guān)冶煉廠， 廣東 韶關(guān) 512000）

近年來，我國經(jīng)濟基礎(chǔ)的迅速發(fā)展為工業(yè)擴展提供了支撐，大量資金及技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用使得工業(yè)發(fā)展突飛猛進。然而，不可忽視的是，這種擴張伴隨著一定的環(huán)境污染，對人們的生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響。在燃煤電廠發(fā)展中，過剩 運行使其DCS系統(tǒng)運行的突出特征，這種粗放的運行方式使得系統(tǒng)中的電流明顯過大，不僅影響了設(shè)備的運行狀態(tài)，更造成了嚴(yán)重的電能浪費。因此，如何合理的規(guī)劃DCS電壓控制系統(tǒng)，提高其設(shè)備運行效率是每個從業(yè)人員不得不思考的重要課題，本文由此展開分析。

1 DCS系統(tǒng)相關(guān)概念

1.1 DCS系統(tǒng)的定義

DCS系統(tǒng)即時人們所說的分散控制系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)組成上，過程單元、操作站、管理PC端、通訊網(wǎng)絡(luò)等都是其重要的組成部分。作為新一代儀表控制系統(tǒng)，DCS在微處理器的基礎(chǔ)上，將控制功能進行分散，細節(jié)化的實行分布操作自治管理；而在總體協(xié)調(diào)上，其通過集中顯示操作的辦法實現(xiàn)了分部項目的綜合協(xié)調(diào)[1]。目前，電力行業(yè)、石化行業(yè)、冶金行業(yè)都是DSC系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍的行業(yè)。

1.2 DCS系統(tǒng)的運作

DCS系統(tǒng)的運作是一個系統(tǒng)復(fù)雜的實踐過程，通常，人們將可靠性看作是DCS系統(tǒng)發(fā)展的生命。并且通過以下三種方式確保DCS系統(tǒng)的正常運行：其一，確保DCS系統(tǒng)運行過程匯總硬件設(shè)備的可靠性以及操作工藝的規(guī)范性。其二，廣泛采用冗余技術(shù)進行運行保證。第三，從輔助保障上通過容錯技術(shù)、自動處理技術(shù)和故障診斷技術(shù)進行支撐。這些方式的應(yīng)用有效的保證了DCS的運行質(zhì)量。

另外，信號的采集和數(shù)據(jù)通訊是DCS系統(tǒng)運行的重要技術(shù)保證。一般情況下，XML編程是DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲和通訊的基本方式，其可以確保數(shù)據(jù)的存儲及分析。在其信號采集過程中，工程人員通過通用的標(biāo)記語言將設(shè)備的運行的基礎(chǔ)情況進行數(shù)字化處理，并且按照工程規(guī)范的方式將其傳遞給控制器，進行一系列的運算處理。通常，溫度、壓力、流量等都是需要傳遞的重要信息。

2 燃煤電廠DCS系統(tǒng)中電壓控制現(xiàn)狀

綠色化和可持續(xù)化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要趨勢。面對著越來越高的環(huán)境保護要求，較多的企業(yè)進行了技術(shù)設(shè)備的迭替與更新，燃煤電廠的發(fā)展也不例外。目前，在燃煤電廠運行過程中，DCS系統(tǒng)是應(yīng)用較為廣泛的一種技術(shù)，其保證了電廠諸多方面功能的實現(xiàn)及控制。具體來說，電廠發(fā)電、變電之間的機組控制，輸電線路的優(yōu)化，勵磁系統(tǒng)的管理，輔助設(shè)施的保護都需要DCS系統(tǒng)進行系統(tǒng)管理。其充分保證了發(fā)電廠設(shè)備運行的效率與安全。

然而，在實踐應(yīng)用控制過程中，DCS系統(tǒng)電壓控制系統(tǒng)的管理尚存在諸多問題。其集中表現(xiàn)在電壓控制過程中的能源損耗方面[2]。對于燃煤電廠而言，其設(shè)備中運行過程中，往往存在著大量的能源損耗，而這些損耗的電能轉(zhuǎn)換為熱量，造成運行設(shè)備元器組件性能的降低；長期以來，超負(fù)荷的傳輸作業(yè)使得電廠設(shè)備使用壽命明顯降低，造成能耗成本的增加，成本的增大，影響了企業(yè)經(jīng)濟效益。因此，對燃煤電廠而言，系統(tǒng)優(yōu)化DCS系統(tǒng)中的電壓控制方式，不斷提升其節(jié)能效果勢在必行。

3 燃煤電廠DCS系統(tǒng)中電壓節(jié)能控制方法的設(shè)計

3.1 合理選擇優(yōu)化方案

節(jié)能減排要求的不斷提高使得節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用逐漸多用化。就燃煤電廠的DCS系統(tǒng)而言，其電壓控制系統(tǒng)節(jié)能減排的方式主要有兩種：第一，機械運作過程中，工程人員會通過獨立的控制軟件收集并計算設(shè)備的運行狀況，并通過計算結(jié)果進行設(shè)備頻段的調(diào)整。第二，DCS系統(tǒng)自身就帶有必要的計算系統(tǒng)，其只要將設(shè)備運行的各種信息完整錄入，即可實現(xiàn)設(shè)備最佳變頻變壓的確認(rèn)，然后進行調(diào)整即可。

實踐過程中，通過對這種技術(shù)方式應(yīng)用評判，不難發(fā)現(xiàn)，較強的變成語言和數(shù)學(xué)計算功能是前者的明顯優(yōu)勢，并且操作方法相對簡單；然而，其需要必要的硬件設(shè)備和通訊設(shè)備進行技術(shù)保證，一旦通信條件的制約因素 較大，就會使得設(shè)備的計算及控制性能降低，影響系統(tǒng)整體的可靠性。而在DCS自帶計算系統(tǒng)中，雖然設(shè)備的調(diào)試相對復(fù)雜，且計算功能并不突出，但是，其不需要外加設(shè)備的輔助，并且對于外在環(huán)境的適用性較強，避免了調(diào)試過程中的環(huán)境干擾。因此，通過DCS系統(tǒng)自帶的軟件進行電壓控制系統(tǒng)運行狀況的計算分析，并進行必要的節(jié)能設(shè)計是提高燃煤電廠設(shè)備運行效率的有效方式。

3.2 科學(xué)設(shè)計系統(tǒng)硬件

通過DCS系統(tǒng)自帶軟件進行電壓控制的節(jié)能優(yōu)化，首先就必須對整個系統(tǒng)的硬件設(shè)備進行科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計，這是燃煤電廠整個DCS系統(tǒng)電壓節(jié)能控制設(shè)計的關(guān)鍵[3]。從短期來看，其能保證設(shè)計過程中設(shè)備運行、計算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；而從長期應(yīng)用來看，這些設(shè)備同屬于DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)這些設(shè)備的優(yōu)化，在一定程度上有助于設(shè)備整體運行性能的提升，促進電壓控制的節(jié)能減排。一般情況下，節(jié)約成本，方便施工是電壓控制系統(tǒng)硬件設(shè)計的重要原則，其具體的硬件設(shè)計內(nèi)容包含以下方面：

第一，傳統(tǒng)的I/O模塊，其輸入輸出通道和工作電源是處于同一敞開區(qū)域的，一旦一個區(qū)域的設(shè)備故障，就對會其他設(shè)備造成影響；進行硬件優(yōu)化就必須對其進行模塊隔離；第二，主控模塊是整個控制站的核心，其負(fù)責(zé)了整個設(shè)備各項功能的協(xié)調(diào)與分配，因此，必須對其進行可靠性保證，目前，運用協(xié)同雙處理器是確保其運行良好的重要手段，同時，為確保其信息傳遞的可靠和效率，高傳輸頻率的太空網(wǎng)也可投入使用；第三，設(shè)備運行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)意義重大，作為I/O組件的核心，對其的優(yōu)化應(yīng)注重多通訊模式的轉(zhuǎn)換以及熱備用冗余的處理，使得即便某一傳輸設(shè)備故障，其數(shù)據(jù)消息也可以通過其他方式進行傳遞；第四，DCS系統(tǒng)的操作站應(yīng)建當(dāng)前主流的機型作為其處理設(shè)備，保證基本的硬件滿足電壓節(jié)能控制要求。譬如，在CPU處理設(shè)備上，其主頻的頻率不低于3.2GHz，而在存儲容量上，最基本的存儲不小于500GB等。

3.3 充分改造變頻裝置

電壓控制系統(tǒng)中往往存在工頻和變頻兩種控制系統(tǒng)，保證變更裝置的高質(zhì)量改造，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓節(jié)能控制過程中，設(shè)備在變頻與工頻之間隨意切換的兩種運作模式。確保了整個系統(tǒng)工頻運行狀況的良好。通常，一拖一連是變頻裝置改造的主要方式，具體而言，工程人員可通過控制柜和遠程DCS系統(tǒng)控制的手段對整個變頻裝置進行改造。

3.4 優(yōu)化計算功能限制

電壓的節(jié)能控制是一個系統(tǒng)化，精確化的計算過程，要確保這個過程的有效落實就必須對整個系統(tǒng)計算能力進行詳細把控。在DCS系統(tǒng)中，其設(shè)備的計算能力相對較弱，因此使得很多的技能計算過程難以實現(xiàn)，且計算結(jié)果的偏差較大。優(yōu)化DCS系統(tǒng)中計算功能的限制，就必須設(shè)計合理的算法，確保其計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前，通過折中處理，以線性擬合的方式實行計算誤差的把控是實現(xiàn)這個過程的有效方式。譬如，在DCS系統(tǒng)計算過程中，設(shè)備的轉(zhuǎn)速過快會使得機械的負(fù)荷迅速增加，進而使得計算效率變慢，影響設(shè)備調(diào)節(jié)，從而造成能耗的增加以及重復(fù)計算的弊端。因此沒在實踐操作中應(yīng)合理的控制數(shù)據(jù)傳輸計算的頻次，并當(dāng)每步計算完成時，進行適當(dāng)?shù)耐?，從而確保設(shè)備計算的準(zhǔn)確性，為其運行狀況的優(yōu)質(zhì)化提供基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

DCS系統(tǒng)電壓控制節(jié)能效果的提升是一個持續(xù)發(fā)展的過程，在一定程度上，這個過程的實現(xiàn)以設(shè)備的良好運行為基礎(chǔ)。對于燃煤電廠管理人員而言，其只有不斷研究DCS系統(tǒng)設(shè)備的運行性能，并采取科學(xué)的的方法對其進行技術(shù)設(shè)計與優(yōu)化，才能保證電壓節(jié)能控制的質(zhì)量，從而實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的增長，推動企業(yè)發(fā)展。