電力系統(tǒng)從設(shè)備控制到運行管理優(yōu)化實踐綜合探索

大唐寶雞熱電廠 曹曉平

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源消耗也呈現(xiàn)出逐年增長的趨勢。電力系統(tǒng)作為現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，對經(jīng)濟社會的發(fā)展起著舉足輕重的作用[1]。為了提高電力系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)的故障率和停機時間，提高供電質(zhì)量和供電能力，需要對電力系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進。本文從設(shè)備控制到運行管理的綜合探索，探討電力系統(tǒng)優(yōu)化實踐的重要性和必要性，提出了一系列有效的措施，以期為電力系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展提供有益的參考。

2 大機組熱工設(shè)備及系統(tǒng)

大機組是指發(fā)電機組容量在100MW 以上的發(fā)電機組，其由多個熱力學(xué)循環(huán)組成。大機組作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，在電力供給中具有不可替代的作用。按照不同的發(fā)電方式，大機組可分為火電、核電、水電等類型[2]。

大機組熱工設(shè)備及系統(tǒng)的特點主要包括[3]：一是規(guī)模大，設(shè)備復(fù)雜：大機組的裝置規(guī)模較大，設(shè)備數(shù)量眾多，包括汽輪機、鍋爐、發(fā)電機、變壓器以及水處理設(shè)備等多個部分。這些設(shè)備的性能和工作狀態(tài)對于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要影響。二是運行環(huán)境苛刻：大機組的熱工設(shè)備及系統(tǒng)通常工作在高溫、高壓、高濕等苛刻的環(huán)境中，容易受到腐蝕和磨損等因素的影響，需要采取一系列的措施來保證設(shè)備的運行穩(wěn)定性和安全性。

3 DCS 系統(tǒng)

3.1 D CS 系統(tǒng)的架構(gòu)

DCS 系統(tǒng)是一種基于計算機技術(shù)的分布式控制系統(tǒng)，主要由控制器、輸入輸出模塊、通信網(wǎng)絡(luò)等組成[4]。DCS 系統(tǒng)的架構(gòu)包括控制層、信息層和執(zhí)行層三個部分。

其中，控制層包括控制器和操作站，用于實現(xiàn)對設(shè)備的控制和監(jiān)測；信息層包括數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于存儲和管理設(shè)備的運行數(shù)據(jù)；執(zhí)行層包括輸入輸出模塊和執(zhí)行機構(gòu)，用于實現(xiàn)對設(shè)備的控制和操作。

3.2 DCS 系統(tǒng)的應(yīng)用

DCS 系統(tǒng)在大機組熱工設(shè)備及系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括[5]：一是數(shù)據(jù)采集和處理：DCS 系統(tǒng)可以對大機組的各個設(shè)備進行實時數(shù)據(jù)采集和處理，包括溫度、壓力、流量等多個參數(shù)。通過對數(shù)據(jù)的處理和分析，可以實現(xiàn)對設(shè)備的狀態(tài)和性能的監(jiān)測和評估。二是自動控制和調(diào)節(jié)：DCS 系統(tǒng)可以通過控制器和執(zhí)行機構(gòu)對大機組的各個設(shè)備進行自動控制和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對設(shè)備的啟動、停機、負荷調(diào)整等多個操作。三是設(shè)備保護和故障診斷：DCS 系統(tǒng)可以通過對設(shè)備的狀態(tài)和性能進行監(jiān)測和診斷，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障和異常情況，并采取相應(yīng)的保護和修復(fù)措施，保證設(shè)備的運行安全和穩(wěn)定性。

4 設(shè)備控制優(yōu)化

4.1 大機組熱工設(shè)備及系統(tǒng)主輔機DCS 配制

大機組熱工設(shè)備及系統(tǒng)主輔機DCS 配制是電力系統(tǒng)設(shè)備控制優(yōu)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。大型火力發(fā)電廠的熱控系統(tǒng)是保證發(fā)電安全、穩(wěn)定和高效運行的核心技術(shù)之一，其主要功能是對機組進行熱控制、調(diào)節(jié)、保護和監(jiān)測。

4.1.1 熱控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

對于大型火力發(fā)電廠的熱控系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)的合理性和穩(wěn)定性對于保障機組安全、穩(wěn)定和高效運行具有至關(guān)重要的作用。在設(shè)計熱控系統(tǒng)時，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的實際情況，根據(jù)機組的運行狀態(tài)和負荷變化情況，合理設(shè)置熱控系統(tǒng)的參數(shù)和控制策略。此外，還應(yīng)考慮熱控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，保證整個電力系統(tǒng)的運行安全和穩(wěn)定。

4.1.2 DCS 系統(tǒng)優(yōu)化

DCS 系統(tǒng)作為大型火力發(fā)電廠熱控系統(tǒng)的核心控制設(shè)備，其配置和優(yōu)化對于保障機組的安全、穩(wěn)定和高效運行至關(guān)重要。在對DCS 系統(tǒng)進行優(yōu)化時，應(yīng)從三方面入手：一是合理配置DCS 系統(tǒng)硬件設(shè)備，充分考慮系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，選擇合適的設(shè)備型號和數(shù)量；二是優(yōu)化DCS 系統(tǒng)的軟件配置，充分利用系統(tǒng)的功能和性能，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度；三是加強DCS 系統(tǒng)的故障診斷和處理能力，建立完善的故障處理流程和應(yīng)急響應(yīng)機制，保證系統(tǒng)故障能夠及時排除。

4.1.3 人員培訓(xùn)和技能提升

對于大型火力發(fā)電廠的熱控系統(tǒng)，除了硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)的優(yōu)化外，還需要注重人員培訓(xùn)和技能提升。應(yīng)針對熱控系統(tǒng)的特點和運行模式，對運行人員進行培訓(xùn)和考核，提高其控制和維護技能水平，提高系統(tǒng)的運行效率和安全性。

4.2 小型控制系統(tǒng)取消

在電力系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展過程中，常常會出現(xiàn)小型控制系統(tǒng)數(shù)量眾多、種類繁雜、功能重疊的情況。為了優(yōu)化電力系統(tǒng)的設(shè)備控制，需要取消不必要的小型控制系統(tǒng)，降低設(shè)備選型種類，減少人員培訓(xùn)和運行備品種類。

4.2.1 分析小型控制系統(tǒng)的功能和作用

在取消小型控制系統(tǒng)之前，需要對其功能和作用進行全面的分析和評估。如果發(fā)現(xiàn)小型控制系統(tǒng)的功能與其他控制系統(tǒng)重復(fù)或者不必要，就可以考慮取消這些系統(tǒng)。

4.2.2 降低設(shè)備選型種類

取消小型控制系統(tǒng)可以減少設(shè)備選型的種類和數(shù)量，降低設(shè)備采購和維護成本。在取消小型控制系統(tǒng)的同時，應(yīng)考慮整合其他控制系統(tǒng)的功能，合理配置設(shè)備和軟件，提高控制系統(tǒng)的整體效率和可靠性。

表1 DCS 系統(tǒng)軟硬件配置方案

4.3 除灰除渣PLC 控制系統(tǒng)升級改造

除灰除渣PLC 控制系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中的重要控制系統(tǒng)之一，主要負責(zé)控制除灰除渣設(shè)備的運行和維護。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和進步，除灰除渣PLC控制系統(tǒng)需要不斷升級和改造，以滿足新的技術(shù)和管理要求。

4.3.1 DCS 控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

一是更高的控制精度。DCS 系統(tǒng)具有更高的控制精度和響應(yīng)速度，可以更準(zhǔn)確地控制除灰除渣的過程。二是更好的可靠性。DCS 系統(tǒng)采用分布式控制結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)系統(tǒng)冗余和備份，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。三是更高的擴展。DCS 系統(tǒng)具有更好的可擴展性，可以根據(jù)需要添加新的控制模塊和控制策略，滿足熱電廠除灰除渣系統(tǒng)的不斷發(fā)展和變化。四是更好的數(shù)據(jù)處理能力。DCS 系統(tǒng)具有更強的數(shù)據(jù)處理能力，可以實現(xiàn)更多的數(shù)據(jù)采集和處理功能，有利于熱電廠除灰除渣過程的優(yōu)化和改進。五是更高的人機界面友好。DCS 系統(tǒng)具有更先進的人機界面，操作更加簡便直觀，有利于操作人員對系統(tǒng)狀態(tài)的了解和控制。

4.3.2 DCS 控制系統(tǒng)的升級改造

在進行DCS 控制系統(tǒng)的升級改造時，需要充分考慮系統(tǒng)的實際情況和運行模式，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。具體而言，應(yīng)從三方面進行處理：一是選擇合適的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；二是優(yōu)化控制策略和參數(shù)設(shè)置，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度；三是加強系統(tǒng)的故障診斷和處理能力，建立完善的故障處理流程和應(yīng)急響應(yīng)機制，保證系統(tǒng)故障能夠及時排除。

4.3.3 優(yōu)化運行管理

除了控制系統(tǒng)的升級改造，還需要優(yōu)化除灰除渣設(shè)備的運行管理。一是加強設(shè)備的巡檢和維護工作，及時發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障，保證設(shè)備的穩(wěn)定運行；二是建立設(shè)備檔案和運行記錄，實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和運行情況，進行數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計，優(yōu)化設(shè)備運行參數(shù)和策略。

5 電力系統(tǒng)優(yōu)化實踐

電力系統(tǒng)優(yōu)化實踐是電力企業(yè)不可或缺的重要組成部分，需要充分考慮系統(tǒng)的實際情況和特點，從設(shè)備控制到運行管理的綜合探索，充分利用現(xiàn)有的控制系統(tǒng)和設(shè)備資源，采用合理的配置和調(diào)整方法，提高系統(tǒng)的運行效率和可靠性，降低運營成本，提高能源利用效率，滿足用戶的不同需求，提高電力企業(yè)的競爭力和市場份額。

5.1 設(shè)備控制的優(yōu)化實踐

在設(shè)備控制的優(yōu)化實踐中，需要充分利用現(xiàn)有的控制系統(tǒng)和設(shè)備資源，優(yōu)化系統(tǒng)的配置和調(diào)整。

一是整合控制系統(tǒng)的功能，避免重復(fù)或不必要的控制系統(tǒng)，降低設(shè)備選型種類和數(shù)量；二是加強控制系統(tǒng)的故障診斷和處理能力，建立完善的故障處理流程和應(yīng)急響應(yīng)機制，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

5.2 運行管理的優(yōu)化實踐

在運行管理的優(yōu)化實踐中，需要加強對設(shè)備狀態(tài)和運行情況的監(jiān)控和分析，及時發(fā)現(xiàn)和處理故障，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。可以采用的方法包括：一是建立設(shè)備檔案和運行記錄，實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和運行情況，進行數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計，優(yōu)化設(shè)備運行參數(shù)和策略；二是加強設(shè)備的巡檢和維護工作，及時發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障，保證設(shè)備的穩(wěn)定運行。

6 結(jié)語

通過電力系統(tǒng)的優(yōu)化實踐，可以有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低運營成本，提高能源利用效率，滿足用戶的不同需求，提高電力企業(yè)的競爭力和市場份額。因此，電力系統(tǒng)的優(yōu)化實踐是電力企業(yè)不可或缺的重要組成部分，需要得到重視和推廣。