電廠DCS系統(tǒng)的節(jié)能控制方法研究

曹子飛

華電萊州發(fā)電有限公司，山東 煙臺(tái) 261441

0 引言

隨著我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境所面臨的形式越來越嚴(yán)峻。在此背景下，我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，使節(jié)能環(huán)保成為各行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。電廠運(yùn)行采用DCS系統(tǒng)的目的是對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行合理控制，以降低能耗，提高生產(chǎn)效率。但是，受傳統(tǒng)管理模式的制約，導(dǎo)致DCS系統(tǒng)的價(jià)值沒有得到充分發(fā)揮，增大了能耗，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，進(jìn)而浪費(fèi)了大量的電能。因此，為了達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，避免電能浪費(fèi)，需要對(duì)電廠DCS系統(tǒng)進(jìn)行合理的能源規(guī)劃，以提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)電廠的穩(wěn)定發(fā)展。

1 電廠DCS系統(tǒng)概述及其功能分析

1.1 DCS系統(tǒng)概念

DCS系統(tǒng)又被稱為分散控制系統(tǒng)，是以微處理器為基礎(chǔ)，采用控制功能分散、顯示操作、管理集中為設(shè)計(jì)思路的新型控制系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 分散控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)的特點(diǎn)是集中管理和分散控制，一般會(huì)將通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的紐帶，在監(jiān)控和控制中形成，借助信息技術(shù)處理各種問題，在電力中被廣泛應(yīng)用[1-2]。DCS采用分級(jí)遞階結(jié)構(gòu)，每一級(jí)由若干子系統(tǒng)組成，每一個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)若干特定的有限目標(biāo)，形成金字塔結(jié)構(gòu)?？煽啃允荄CS系統(tǒng)得以順利發(fā)展的根本要求，為了保證DCS系統(tǒng)的高可靠性，需要從以下方面實(shí)現(xiàn)：應(yīng)用高可靠性的硬件設(shè)備和生產(chǎn)工藝；采用冗余技術(shù)；在軟件設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)、故障自診斷、自動(dòng)處理技術(shù)等?，F(xiàn)階段大多數(shù)集散控制系統(tǒng)的MTBF可達(dá)幾萬甚至幾十萬小時(shí)。

1.2 DCS系統(tǒng)功能

DCS系統(tǒng)應(yīng)用在電廠中主要通過發(fā)電系統(tǒng)控制，提升電廠的生產(chǎn)安全和工作效率。DCS系統(tǒng)的功能主要表現(xiàn)在以下方面：（1）對(duì)電廠的所有發(fā)電機(jī)組以及變電機(jī)組的閘門實(shí)現(xiàn)全方位控制；（2）對(duì)發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；（3）對(duì)電廠所有輸電線路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；（4）對(duì)生產(chǎn)中所有的輔助保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。雖然DCS系統(tǒng)在電廠中發(fā)揮了較大的作用，但是其在應(yīng)用中存在一定的問題，最常見的為能源消耗過大，造成電能的大量浪費(fèi)。另外，能源的大量損耗，導(dǎo)致熱量集中堆積，元器件的絕緣性能下降，縮短其使用壽命。因此，實(shí)現(xiàn)電廠DCS系統(tǒng)的節(jié)能控制，降低能源消耗是電力行業(yè)一直關(guān)注和研究的話題。目前，電廠DCS系統(tǒng)的節(jié)能控制方法包括PLC控制方法、基于動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)的節(jié)能控制方法、能量損耗模型節(jié)能控制方法，其中能量損耗模型節(jié)能控制方法應(yīng)用最為廣泛。隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)，傳統(tǒng)節(jié)能方法已經(jīng)難以滿足DCS系統(tǒng)的節(jié)能控制要求，其存在一定的限制，難以掌握DCS系統(tǒng)中的控制單元屬性和系統(tǒng)控制的現(xiàn)狀，容易因配合不協(xié)調(diào)問題導(dǎo)致能源的大量損耗[3]。

2 電廠DCS系統(tǒng)的節(jié)能控制現(xiàn)狀

隨著人們生活質(zhì)量水平的提升，對(duì)環(huán)境和質(zhì)量的要求更加嚴(yán)格。為了符合現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展理念，電力系統(tǒng)逐漸向綠色和節(jié)能的發(fā)展轉(zhuǎn)變。我國(guó)部分企業(yè)為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展要求，遵循可持續(xù)發(fā)展理念，不斷創(chuàng)新和優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)[4]。電廠在生產(chǎn)中采用DCS系統(tǒng)，對(duì)運(yùn)行過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，以降低環(huán)境污染。DCS系統(tǒng)主要是對(duì)電廠的發(fā)電機(jī)組和變電機(jī)組進(jìn)行控制，優(yōu)化輸電線路，保護(hù)輔助設(shè)施系統(tǒng)。同時(shí)，DCS系統(tǒng)在保證電廠正常運(yùn)行上發(fā)揮了重要的作用，為其安全運(yùn)行提供了一定的保障[5]。

此外，在實(shí)際的操作運(yùn)行中DCS系統(tǒng)存在能耗較大等問題。電廠在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行中通常能耗較高，消耗的電能逐漸轉(zhuǎn)換為熱能，隨著時(shí)間的推移，熱能不斷堆積對(duì)設(shè)備中的元件造成一定的損害，降低元件的使用性能。同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，超負(fù)荷的傳輸作業(yè)會(huì)縮短電廠設(shè)備的使用壽命，不僅會(huì)增加能耗成本以及后期的維修成本，還會(huì)降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[6]。因此，電廠需要對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

3 電廠DCS系統(tǒng)中節(jié)能控制方法的優(yōu)化分析

3.1 選擇合理的優(yōu)化方案

為了達(dá)到節(jié)能減排的效果，需要選擇合理的優(yōu)化方案。電廠的DCS系統(tǒng)在進(jìn)行節(jié)能控制時(shí)，需要滿足以下要求：（1）在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中，技術(shù)人員可以對(duì)獨(dú)立的軟件進(jìn)行計(jì)算，從而掌握設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，結(jié)合計(jì)算結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；（2）DCS系統(tǒng)自帶的智能系統(tǒng)本身具有計(jì)算功能，將設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算系統(tǒng)中進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，從而確認(rèn)設(shè)備合理變頻變壓，進(jìn)行合理調(diào)整。

實(shí)踐證明，經(jīng)過軟件計(jì)算的優(yōu)化方案，在實(shí)際運(yùn)行中操作比較簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備的動(dòng)態(tài)化管理更加貼合工程的運(yùn)行狀況。但是，對(duì)操作人員的要求較高，相對(duì)依賴操作經(jīng)驗(yàn)較豐富的技術(shù)人員。針對(duì)自帶計(jì)算系統(tǒng)的方案和相對(duì)獨(dú)立的控制軟件，增加了調(diào)試的難度，算法編譯也相對(duì)復(fù)雜。但是其不需要借助其他設(shè)備進(jìn)行輔助，適應(yīng)性相對(duì)較強(qiáng)，不容易受到外界因素的影響。因此，選擇DCS系統(tǒng)自帶的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)電壓控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)節(jié)能控制設(shè)計(jì)，以此提高電廠設(shè)備運(yùn)行的整體效率和質(zhì)量，提升電廠的經(jīng)濟(jì)效益[7-9]。

3.2 改進(jìn)變頻裝置

電壓控制系統(tǒng)中包含2種控制系統(tǒng)：工頻控制系統(tǒng)和變頻控制系統(tǒng)。對(duì)變頻裝置的質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備在變頻和工頻模式之間的應(yīng)用，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供有力的支持。一般變頻裝置改造應(yīng)用一拖一連的方式，這種方式是由技術(shù)人員使用控制柜和遠(yuǎn)程DCS系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)變頻控制，可以有效提高變頻裝置的工作效率。

3.3 優(yōu)化計(jì)算機(jī)功能限制

節(jié)能控制是一種計(jì)算過程。在控制過程中需要更加系統(tǒng)化和精確化的計(jì)算整個(gè)節(jié)能控制，因此需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算功能進(jìn)行更加嚴(yán)格的把控，從而保證計(jì)算的準(zhǔn)確性得到有效的落實(shí)。因?yàn)镈CS系統(tǒng)中的部分計(jì)算功能存在問題，導(dǎo)致計(jì)算偏差較大，所以需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)計(jì)算，不斷優(yōu)化其計(jì)算功能，進(jìn)一步提高計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性，嚴(yán)格把控誤差。

4 結(jié)束語

DCS系統(tǒng)在電廠中具有重要的作用，為了實(shí)現(xiàn)電廠的節(jié)能控制，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，技術(shù)人員需要對(duì)電廠DCS系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，不斷優(yōu)化改進(jìn)系統(tǒng)，采用科學(xué)的方法優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)備，并選擇合適的優(yōu)化方案，達(dá)到節(jié)能減排的效果，進(jìn)而促進(jìn)電廠的可持續(xù)發(fā)展。