基于PLC的火電企業(yè)分布式節(jié)能管理系統(tǒng)的研究與設計

秦榮云

摘要：相較于國際先進水平，我國火電企業(yè)的輸電線損率、平均裝機耗水率及平均供電煤耗分別要高出2.0%～2.5%、30%～40%、30～40g/kWh，這對于“十三五”節(jié)能減排任務的完成非常不利。基于此，本文將構建包含節(jié)能管理平臺和監(jiān)控子站的分布式節(jié)能管理系統(tǒng)，旨在通過對機爐電三大系統(tǒng)中不同設備運行參數(shù)的采集和分析，為火電企業(yè)設備的調配、運行發(fā)電等環(huán)節(jié)提供決策支持。

關鍵詞：火電企業(yè)；分布式節(jié)能管理系統(tǒng)；PLC

中圖分類號：TM769 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0023-01

1 火電企業(yè)分布式節(jié)能管理系統(tǒng)的總體架構

在綜合考慮火電企業(yè)監(jiān)測點環(huán)境和條件的基礎上，本文構建了如圖1所示的分布式節(jié)能管理系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的工程流程如下：安裝于機爐電三大系統(tǒng)中的檢測傳感設備將采集到的設備運行參數(shù)匯總到相應從屬子站，然后各從屬子站根據(jù)和節(jié)能管理平臺間的數(shù)據(jù)封裝方式來將設備運行參數(shù)進行上報；節(jié)能管理平臺對各從屬子站上報的設備運行參數(shù)進行統(tǒng)計分析，根據(jù)預先設置的算法和模型來得到相應的控制策略（如鍋爐效率控制、變頻調速控制等），再將控制策略傳輸給監(jiān)控子站來實現(xiàn)相應設備的控制，從而實現(xiàn)節(jié)能增效的目的。

2 火電企業(yè)分布式節(jié)能管理系統(tǒng)的詳細設計

2.1 節(jié)能管理平臺的詳細設計

第一，系統(tǒng)管理模塊。系統(tǒng)管理模塊包含數(shù)據(jù)備份、系統(tǒng)維護及用戶管理等幾個部分，其中數(shù)據(jù)庫的備份有手動備份和自動備份兩種方式，可以適應不同用戶的安全備份策略；系統(tǒng)維護包括對系統(tǒng)基本參數(shù)資料的管理、重要日志的創(chuàng)建/清除/修改、配置管理等；用戶管理包括用戶增加、用戶修改、用戶查詢、用戶刪除、用戶角色管理、用戶操作日志管理及用戶訪問權限管理等。

第二，電能量管理模塊。電能量管理模塊中的數(shù)據(jù)包含歷史電能量數(shù)據(jù)和實時電能量數(shù)據(jù)，其中被存儲在指定存儲空間里的歷史電能量數(shù)據(jù)是指以往采集的連接設備耗電量數(shù)據(jù)，只供授權用戶查詢；實時電能量數(shù)據(jù)是依據(jù)所選抄表方案定時采集的連接設備耗電量數(shù)據(jù)，企業(yè)內部用戶可以通過Internet來隨時查詢。

第三，數(shù)據(jù)發(fā)布模塊。由數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)報表、圖形展示、控制輸出及報警記錄等幾個部分構成的數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，主要負責以數(shù)字、文本及圖表等形式向用戶展示需要了解的內容及節(jié)能管理措施。例如，當節(jié)能管理平臺發(fā)現(xiàn)監(jiān)控子站的狀態(tài)或者數(shù)據(jù)存在異常時（例如監(jiān)測儀器掉電、監(jiān)測值與額定值對比超標等），就會發(fā)出聲光警報以供操作人員查看并及時處理；當節(jié)能管理平臺發(fā)現(xiàn)鍋爐實時排煙溫度超過限值時，就會發(fā)出控制命令來啟動吹灰器。

第四，數(shù)據(jù)信息維護模塊。不同權限的用戶利用數(shù)據(jù)信息維護模塊，可以進行額定數(shù)據(jù)管理、信息查詢集子站信息管理等操作。

2.2 監(jiān)控子站的詳細設計

在監(jiān)控子站中，各檢測傳感設備所需要重點采集的指標參數(shù)如下：鍋爐系統(tǒng)的蒸汽流量、蒸汽溫度、排煙溫度、鍋爐氧量、鍋爐補水率、母管油壓、一次風壓及爐膛負壓；汽機系統(tǒng)的凝汽器端差、主汽壓力、主汽溫度、再熱器壓力、母管壓力、除氧水位及凝汽器真空值；電氣系統(tǒng)的循環(huán)水泵耗電率、送風機耗電率、引風機耗電率、凝結泵耗電率、一次風機耗電率及給水泵耗電率。下面舉例闡述相應設備的節(jié)能控制：

（1）給水泵變頻控制。在變頻運行中，根據(jù)機組的負荷情況，檢測傳感設備將對母管壓力情況進行檢測，然后將檢測值傳輸?shù)焦?jié)能管理平臺，由節(jié)能管理平臺根據(jù)預先設置的算法和模型來得到變頻器的適宜頻率值，從而實現(xiàn)對鍋爐給水泵電機轉速的自動控制。

（2）引風機變頻控制。通過控制引風機入口靜葉角度調節(jié)引風量，系統(tǒng)可以將爐膛負壓維持在-40～60Pa的范圍內運行，具體操作方式如下：節(jié)能管理平臺輸出給定值給PLC控制系統(tǒng)，壓力變送器來對爐膛負壓進行檢測，然后引風機變頻器根據(jù)檢測值和控制值間的偏差來進行PID閉環(huán)控制，通過自動改變輸出頻率來調節(jié)引風量。

（3）吹灰器控制。當檢測傳感設備探測到鍋爐實時排煙溫度超過設定溫度時，節(jié)能管理平臺將給出控制命令來啟動吹灰器；當檢測傳感設備探測到吹灰器電動機電流超過額定電流值時，監(jiān)控子站將發(fā)出報警信號，節(jié)能管理平臺據(jù)此給出控制命令來關閉吹灰器。

3 結語

實踐證明，本系統(tǒng)應用一段時間后，風機、電動給水泵、凝結水泵、循環(huán)水泵耗電量等均有效減少，實現(xiàn)了預計的節(jié)能效果，非常值得大力推廣。

參考文獻

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