淺析自動化技術在電廠節能減排中的應用

朱丹

【摘要】目前，我國電力生產70%依靠火力發電，發電廠在生產過程中消耗了大量的煤炭資源，而我國又是能源短缺國家。同時，煤炭消耗的過程中產生了大量的污染氣體，因此，從節能與環保兩方面考慮，都對發電廠生產過程提出了更高的要求。

【關鍵詞】電廠；自動化；節能減排

目前，節能與環保是擺在我國發展面前的重要問題，通過采取有效措施，走可持續發展道路是我們的不二選擇。燃煤發電廠目前是我國電力生產的主力軍，同時也是煤炭資源的消納大戶，其在為國民經濟的增長注入源源不竭的動力的同時，也帶來了污染、浪費資源等問題。因此，針對發電廠進行節能減排研究意義重大。

1、自動化技術在電廠應用的歷程

自動化控制技術在我國電廠中的應用主要經歷了以下三個階段：

（1）初期的自動控制技術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）接下來的發展主要集中在不同DCS或者計算機之間不能兼容的軟硬件；

（3）目前發展到第三代的自動化控制技術已經構成了綜合化自動體系。

2、節能減排理念下電廠自動化技術的應用

2.1 變頻技術

變頻技術是基于自動控制技術、計算機技術以及電力電子技術的基礎上而發展起來的一項綜合性的新技術。由變頻技術構成的變頻調速系統主要由變頻器、控制器組成。變頻技術的基本原理是根據電動機轉速和輸入頻率之間存在的比例關系，調節電動機電源的頻率值來實現調節電動機轉速的目的，而變頻器則可看作是可以調節頻率的交流電源。為了實現調速的目的，需要在電網電源和電動機間接入變頻器以及相關設備。變頻技術在功率因數、轉差補償、低頻轉矩以及動態響應等方面具有巨大優勢，它在發電廠中的應用也獲得了良好的經濟效益。

2.2 DCS 系統

DCS系統作為自動化控制功能強大的系統，其可以控制鍋爐、電機以及其他設備的自動運轉，控制技術較為先進。可以說，借助DCS系統可以實現電廠的自動化運行。比如，通過引進和采用DCS系統，火電廠可是借助計算機對電廠各運行設備進行實施監控，及時、準確地獲得電廠實際運行數據，對信息實現綜合化管理，為運行、管理人員提供了短時間內了解運行參數，制定合理運行方案的可能，為有效地減少污染、控制消耗提供了依據，對火電廠能源的高效利用創造了條件。

2.3 現場總線技術

實踐表明：現場總線技術節能優勢顯著。近年來，現場總線技術在電廠中的應用越來越廣泛。現場總線技術的節能優勢具體來講可以表現在以下幾方面：

（1）現場總線技術的引入有效地降低了現場硬件設備的需求量，通過PC作為控制站，有效地縮減了控制室的占地面積；

（2）現場總線技術安裝十分簡單，并且多個設備可以同時共用一條線路，有效地降低了安裝成本。同時，該技術涉及的工作量相對較少，可以減少人員、物力的投入。

3、案例分析

3.1 問題的提出

某電廠目前運行兩臺2×200MW機組，1#機組風機、2#機組風機都是通過液力耦合器調節，因為液力耦合器存在著較大的能量損耗，為降低能耗以及提高電廠自動化水平，計劃通過合同能源管理方式對風機進行變頻改造。

3.2 變頻節能改造

首先，在充分調研的基礎上，決定將液力耦合調速器拆除，電機前移的方式進行變頻改造。

其次，設置自動旁路系統，以保證系統安全、穩定、高效地云狀。

最后，將變頻器頂端的散熱裝置去除，直接將變頻器產生的熱風排入風機中。這樣做的好處有以下幾方面：

（1）節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現象；

（3）有效地利用了變頻器所產生的熱量。

3.3 節能效果分析

改造前2臺風機運行時，風門擋板開度變化范圍在40%左右，存在很大的節流損失，電動機負載率低，效率低，改造后風門擋板在全開位置，電動機的效率明顯提高。

3.4 變頻技術應用的附加效益

（1）提高網側功率因數

原電機直接由工頻驅動時，滿載時功率因數為0.8-0.9，實際運行功率因數遠低于額定值。采用高壓變頻調速系統后，電源側的功率因數可提高到0.95以上大大的減少無功功率的吸收，進一步減少了上游設備的運維成本。

（2）有效地降低運維成本

借助變頻技術調節電機轉述，實現節能；變頻改造之后，風門保持全開，減少了風機風門的承受力，縮減了風門的維修頻率；變頻改造之后，僅需對變頻器進行除塵維護，保證了機組連續運行。從實際運行效果來看，變頻改造之后的運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，電機實現軟啟軟停，啟動電流始終保持在點擊額定電流的120%以下，實現了對電網的零沖擊。此外，電機實現了整個運行范圍內的平穩，減少了損耗，控制了溫升，消除了噪聲與異常振動。

（4）增強電機的保護功能

與原來舊系統相比較， 變頻器具有過壓、溫升、過流、欠壓、短路以及缺相等多項保護功能，在某種程度上而言進一步提升了電機運行的安全性。

4、總結

通過采用自動化控制技術，有利于電廠降低能源消耗，減少環境污染，各電廠應該通過提升自身生產自動化水平，加強節能減排控制力度，為國家的環保與節能事業做出應有的貢獻。

參考文獻：

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