火電廠600MW機組熱工自動化控制對節能降耗的影響分析

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

關鍵詞：火電廠；熱工控制系統；節能降耗

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

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

1 自動控制系統概述

自動控制理論起源于20世紀初，自從控制理論進入工業領域，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，進而不斷提出新的理論和方法進行改進，我國電力工業隨著需電量的增加快速發展，發電廠的自動化水平也有了飛速的發展，越來越多的自動化控制系統應用于電力發電廠。發電廠屬于特殊的生產工廠，生產的產品不同于一般產品的特點，發電廠常常采用分散控制系統（Distributed Control System，簡稱DCS）。DCS技術是目前發展比較成熟、應用比較廣泛的一種控制系統。DCS技術的特點是：容易存儲和獲取運行數據，在進行歷史數據分析和計算的時候能夠提供豐富的資源；發電廠的控制系統包括上百套自動控制回路，系統控制性能水平的高低影響著系統的安全性和經濟性。目前很多大型的火力發電廠為了提高系統運行的經濟性和安全性，根據熱工控制系統的大量歷史數據，提出了對控制系統性能進行評價的量化指標，運用科學的評價方法，建立一整套評價體系，同時為方便操作人員使用，開發了各種具有很好的操作性、直觀的軟件，對發電廠的意義重大。

2 能耗指標分析

2.1 鍋爐的能耗指標分析

在電廠的鍋爐當中，熱效率是其主要的控制指標，熱量的高低以及提供的效能是其主要經濟指標之一，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雜的過程，在產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燃料、機械效設備造成的。

2.2 機組能耗指標分析

發電廠的汽輪機是通過把熱能轉化為電能的設備，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進行驅動，這些輔助系統包括：送風機、一次機、引風機、磨煤機、凝結水泵等，這些機械設備運行的電力需求較大，電力輔助設備雖然是煤炭生產的直接消費，電站的總功率依然收到這些輔助設備消耗的影響。

3 熱工控制系統對能耗影響分析

3.1 燃燒器管理系統能耗影響分析

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

3.2 汽輪機數字電液控制系統能耗影響分析

汽輪機數字電液控制系統（DEH）是DCS的重要組成部分，能保證機組安全可靠經濟運行，然而DEH 經常發生故障，該情況也是當前比較明顯的一種節能降耗問題。①調速汽門重疊度較差。調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組態丟失能耗。從近年來的工作情況來看，一些火力發電廠的工作人員在日常工作中發現，無法在ois中輸入額定目標值，也不能查閱相關的組態程序，丟失較多的頁數，必須要以停機的方式對其進行例行的檢查。但一旦設備停機，不僅會提升煤炭的消耗量，同時還會影響DEH組態穩定性及安全性。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能性比較強，但是調節及節流方面的損失相對比較嚴重，可以通過順序閥調節的方式來控制節流，提升汽輪機整體工作效率，進而起到控制能耗的目的。④伺服閥故障導致不必要能耗的產生。如果系統中的伺服閥出現問題，與其對應的調門也反饋異常的DEH目標指令，影響調速系統工作效率，情況嚴重時可以導致閥門全部打開或者是全部關閉，進而影響機組正常運行。該情況產生的原因也有可能是因為油質比較差，產生一些沉淀的廢渣，使機械部分出現堵塞。或者是因為工作環境比較差，設備長期處于高溫運行狀態，加快伺服閥磨損速度，產生不必要能耗。

3.3 主氣壓力自動對機組能耗的分析

通常機組在負荷較低、煤質較差時主蒸汽壓力波動較大，影響機組帶負荷能力，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，可保證機組全周進氣，減小閥門節流損失，一定條件下能提高整個機組的經濟性，有利于節能。

3.4 氣溫自動對機組能耗的分析

如果環境氣溫超過最高溫度值，必然會對設備產生一定的負面影響，情況嚴重時會出現再熱器爆管等問題。但是如果氣溫過低，會影響汽機末級蒸汽的濕度，出現水沖擊另外當壓力降低時，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濟性。根據機組鍋爐的燃燒特性設計氣溫自動控制策略、優化控制參數、提高氣溫自動調節品質，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

對高壓輔機如引風機、凝結水泵等電機進行改造可以大量節約用電，直接影響機組的煤耗，對變頻改造后的輔機的控制組態進行修改和控制優化，可保障改造后設備的安全穩定運行。

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備進行全面檢查，確保DCS高、低加水位信號準確，優化高、低加水位自動調節品質，合理設定高、低加水位，減少加熱器端差，可以達到節能效果。

3.7 分散控制系統能耗影響分析

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

4 結 語

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

參考文獻：

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