火電廠600MW機組熱工自動化控制對節(jié)能降耗的影響分析

摘 要：文章以火電廠600 MW機組的熱工自動化控制系統(tǒng)為研究對象，基于新形勢下節(jié)能降耗的主題進(jìn)行研究，以期對火電廠節(jié)能降耗具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：火電廠；熱工控制系統(tǒng)；節(jié)能降耗

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）21-0176-01

目前，由于發(fā)電歷史的問題，我國火電仍舊在能源結(jié)構(gòu)當(dāng)中占有非常高的比例，并且在未來很長的一段時間內(nèi)，這個比例是不能夠改變的。而隨著綠色、環(huán)保等概念的提出以及霧霾的嚴(yán)重空擾，造成火電廠的節(jié)能減排成為非常重要和急需解決的問題。同時，熱工控制系統(tǒng)作為火電廠機組中重要的組成部分，對火電廠的節(jié)能降耗有著重要的現(xiàn)實意義，文章以此為基礎(chǔ)進(jìn)行研究。

1 自動控制系統(tǒng)概述

自動控制理論起源于20世紀(jì)初，自從控制理論進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，控制理論研究人員就對不同條件下的控制方法和效果就行不斷的評價和研究，進(jìn)而不斷提出新的理論和方法進(jìn)行改進(jìn)，我國電力工業(yè)隨著需電量的增加快速發(fā)展，發(fā)電廠的自動化水平也有了飛速的發(fā)展，越來越多的自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用于電力發(fā)電廠。發(fā)電廠屬于特殊的生產(chǎn)工廠，生產(chǎn)的產(chǎn)品不同于一般產(chǎn)品的特點，發(fā)電廠常常采用分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，簡稱DCS）。DCS技術(shù)是目前發(fā)展比較成熟、應(yīng)用比較廣泛的一種控制系統(tǒng)。DCS技術(shù)的特點是：容易存儲和獲取運行數(shù)據(jù)，在進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)分析和計算的時候能夠提供豐富的資源；發(fā)電廠的控制系統(tǒng)包括上百套自動控制回路，系統(tǒng)控制性能水平的高低影響著系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。目前很多大型的火力發(fā)電廠為了提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和安全性，根據(jù)熱工控制系統(tǒng)的大量歷史數(shù)據(jù)，提出了對控制系統(tǒng)性能進(jìn)行評價的量化指標(biāo)，運用科學(xué)的評價方法，建立一整套評價體系，同時為方便操作人員使用，開發(fā)了各種具有很好的操作性、直觀的軟件，對發(fā)電廠的意義重大。

2 能耗指標(biāo)分析

2.1 鍋爐的能耗指標(biāo)分析

在電廠的鍋爐當(dāng)中，熱效率是其主要的控制指標(biāo)，熱量的高低以及提供的效能是其主要經(jīng)濟指標(biāo)之一，同時也是鍋爐水平的綜合反映。鍋爐熱效率的計算過程是一個較為復(fù)雜的過程，在產(chǎn)生熱能的過程中排煙的損失是其主要損失，這些損失主要是化學(xué)燃料、機械效設(shè)備造成的。

2.2 機組能耗指標(biāo)分析

發(fā)電廠的汽輪機是通過把熱能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備，它的運行效率將直接影響到整個電廠的運行效率。

2.3 工廠電力指數(shù)分析

在電廠的運行過程，輔助動力裝置同樣必須依靠電力系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，這些輔助系統(tǒng)包括：送風(fēng)機、一次機、引風(fēng)機、磨煤機、凝結(jié)水泵等，這些機械設(shè)備運行的電力需求較大，電力輔助設(shè)備雖然是煤炭生產(chǎn)的直接消費，電站的總功率依然收到這些輔助設(shè)備消耗的影響。

3 熱工控制系統(tǒng)對能耗影響分析

3.1 燃燒器管理系統(tǒng)能耗影響分析

燃燒器管理系統(tǒng)（fsss）又叫做鍋爐爐膛運行監(jiān)控系統(tǒng)，作用是在鍋爐啟停和正常運行狀態(tài)下對鍋爐爐膛內(nèi)的理化參數(shù)進(jìn)行不間斷監(jiān)控，同時根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋控制，發(fā)出操作指令，通過控制系統(tǒng)和既定程序調(diào)整燃燒系統(tǒng)中各部件的運行狀態(tài)，以保證鍋爐燃燒系統(tǒng)的安全。燃燒器控制系統(tǒng)（bcs）和燃料安全系統(tǒng)（fss）是組成燃燒器管理系統(tǒng)的兩部分。燃燒器控制系統(tǒng)根據(jù)指令或鍋爐負(fù)荷變化的要求，按照規(guī)定的操作順序和條件啟（投）、停（切）鍋爐點火系統(tǒng)和（或）燃燒器的控制系統(tǒng)。燃料安全系統(tǒng)，即制粉系統(tǒng)，包括磨煤機、給煤機、一次風(fēng)機、潤滑油泵及相關(guān)閥門的啟動、停止、跳閘及隔離、充惰、清掃過程控制系統(tǒng)。上述fass系統(tǒng)的運行過程中對于煤耗的影響與其系統(tǒng)運行狀況相關(guān)。

3.2 汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)能耗影響分析

汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）是DCS的重要組成部分，能保證機組安全可靠經(jīng)濟運行，然而DEH 經(jīng)常發(fā)生故障，該情況也是當(dāng)前比較明顯的一種節(jié)能降耗問題。①調(diào)速汽門重疊度較差。調(diào)速汽門重疊如果不夠理想，會引起各種異常信號，增加能耗。②DEH組態(tài)丟失能耗。從近年來的工作情況來看，一些火力發(fā)電廠的工作人員在日常工作中發(fā)現(xiàn)，無法在ois中輸入額定目標(biāo)值，也不能查閱相關(guān)的組態(tài)程序，丟失較多的頁數(shù)，必須要以停機的方式對其進(jìn)行例行的檢查。但一旦設(shè)備停機，不僅會提升煤炭的消耗量，同時還會影響DEH組態(tài)穩(wěn)定性及安全性。③閥門控制方式。我國大部分的火電廠都通過DEH來控制汽輪機，雖然這種控制模式下的汽輪機節(jié)能性比較強，但是調(diào)節(jié)及節(jié)流方面的損失相對比較嚴(yán)重，可以通過順序閥調(diào)節(jié)的方式來控制節(jié)流，提升汽輪機整體工作效率，進(jìn)而起到控制能耗的目的。④伺服閥故障導(dǎo)致不必要能耗的產(chǎn)生。如果系統(tǒng)中的伺服閥出現(xiàn)問題，與其對應(yīng)的調(diào)門也反饋異常的DEH目標(biāo)指令，影響調(diào)速系統(tǒng)工作效率，情況嚴(yán)重時可以導(dǎo)致閥門全部打開或者是全部關(guān)閉，進(jìn)而影響機組正常運行。該情況產(chǎn)生的原因也有可能是因為油質(zhì)比較差，產(chǎn)生一些沉淀的廢渣，使機械部分出現(xiàn)堵塞?；蛘呤且驗楣ぷ鳝h(huán)境比較差，設(shè)備長期處于高溫運行狀態(tài)，加快伺服閥磨損速度，產(chǎn)生不必要能耗。

3.3 主氣壓力自動對機組能耗的分析

通常機組在負(fù)荷較低、煤質(zhì)較差時主蒸汽壓力波動較大，影響機組帶負(fù)荷能力，也影響機組自動滑壓運行方式的投入。機組采用滑壓運行方式，可保證機組全周進(jìn)氣，減小閥門節(jié)流損失，一定條件下能提高整個機組的經(jīng)濟性，有利于節(jié)能。

3.4 氣溫自動對機組能耗的分析

如果環(huán)境氣溫超過最高溫度值，必然會對設(shè)備產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，情況嚴(yán)重時會出現(xiàn)再熱器爆管等問題。但是如果氣溫過低，會影響汽機末級蒸汽的濕度，出現(xiàn)水沖擊另外當(dāng)壓力降低時，由于蒸汽焓值降低，汽機的氣耗量增大，必然會降低電廠的經(jīng)濟性。根據(jù)機組鍋爐的燃燒特性設(shè)計氣溫自動控制策略、優(yōu)化控制參數(shù)、提高氣溫自動調(diào)節(jié)品質(zhì)，可以有效的降低機組煤耗。

3.5 輔機變頻改造對機組能耗分析

對高壓輔機如引風(fēng)機、凝結(jié)水泵等電機進(jìn)行改造可以大量節(jié)約用電，直接影響機組的煤耗，對變頻改造后的輔機的控制組態(tài)進(jìn)行修改和控制優(yōu)化，可保障改造后設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

3.6 加熱器端差對機組的能耗分析

對高、低壓加熱器的水位測量設(shè)備進(jìn)行全面檢查，確保DCS高、低加水位信號準(zhǔn)確，優(yōu)化高、低加水位自動調(diào)節(jié)品質(zhì)，合理設(shè)定高、低加水位，減少加熱器端差，可以達(dá)到節(jié)能效果。

3.7 分散控制系統(tǒng)能耗影響分析

分散控制系統(tǒng)具有可靠性強、功能強大、配置靈活的特點，因此電廠熱控系統(tǒng)大部分都采用分散控制系統(tǒng)的方式，可是DCS系統(tǒng)也會出現(xiàn)各種故障。①主控制器故障能耗損失。在對主控制器進(jìn)行配置的時候，往往是采用功能冗余配置，目的是減少由主控制器“異?！痹斐傻臋C組跳閘。所以在實際生產(chǎn)中，引起主控制器異常的主要原因是軟件原因，通過復(fù)位或初始化能夠解決軟件故障，在雙機切換不成功時經(jīng)常發(fā)生軟件故障，此時會出現(xiàn)能耗消費增加的情況。②系統(tǒng)電源發(fā)生故障能耗損失。實際運行過程中，dcs的電源等出現(xiàn)過各種故障，有的是電源模件故障，有的是ups功能失效，有的是電源開關(guān)故障，從而造成能耗提高。

4 結(jié) 語

文章首先闡述熱工控制系統(tǒng)的內(nèi)容及重要性，在此基礎(chǔ)上提出火電廠能耗的來源以及主要影響指標(biāo)，最后基于熱工控制系統(tǒng)包含的控制元件進(jìn)行能耗研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董長虹，余嘯海.Matlab接口技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.

[2] 黃明，梁旭，周紹斌.Visual C++信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[3] 求是科技.Visual C++6.0數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)與工程實踐（第五版）[M].北京：人民郵電出版社，2004.