研究燃煤電廠DCS系統中的電壓控制節能方法

楊繼洪

（深圳市中金嶺南股份有限公司韶關冶煉廠， 廣東 韶關 512000）

近年來，我國經濟基礎的迅速發展為工業擴展提供了支撐，大量資金及技術設備的應用使得工業發展突飛猛進。然而，不可忽視的是，這種擴張伴隨著一定的環境污染，對人們的生產生活造成嚴重影響。在燃煤電廠發展中，過剩 運行使其DCS系統運行的突出特征，這種粗放的運行方式使得系統中的電流明顯過大，不僅影響了設備的運行狀態，更造成了嚴重的電能浪費。因此，如何合理的規劃DCS電壓控制系統，提高其設備運行效率是每個從業人員不得不思考的重要課題，本文由此展開分析。

1 DCS系統相關概念

1.1 DCS系統的定義

DCS系統即時人們所說的分散控制系統，在結構組成上，過程單元、操作站、管理PC端、通訊網絡等都是其重要的組成部分。作為新一代儀表控制系統，DCS在微處理器的基礎上，將控制功能進行分散，細節化的實行分布操作自治管理；而在總體協調上，其通過集中顯示操作的辦法實現了分部項目的綜合協調[1]。目前，電力行業、石化行業、冶金行業都是DSC系統應用較為普遍的行業。

1.2 DCS系統的運作

DCS系統的運作是一個系統復雜的實踐過程，通常，人們將可靠性看作是DCS系統發展的生命。并且通過以下三種方式確保DCS系統的正常運行：其一，確保DCS系統運行過程匯總硬件設備的可靠性以及操作工藝的規范性。其二，廣泛采用冗余技術進行運行保證。第三，從輔助保障上通過容錯技術、自動處理技術和故障診斷技術進行支撐。這些方式的應用有效的保證了DCS的運行質量。

另外，信號的采集和數據通訊是DCS系統運行的重要技術保證。一般情況下，XML編程是DCS系統數據存儲和通訊的基本方式，其可以確保數據的存儲及分析。在其信號采集過程中，工程人員通過通用的標記語言將設備的運行的基礎情況進行數字化處理，并且按照工程規范的方式將其傳遞給控制器，進行一系列的運算處理。通常，溫度、壓力、流量等都是需要傳遞的重要信息。

2 燃煤電廠DCS系統中電壓控制現狀

綠色化和可持續化是現代工業發展的重要趨勢。面對著越來越高的環境保護要求，較多的企業進行了技術設備的迭替與更新，燃煤電廠的發展也不例外。目前，在燃煤電廠運行過程中，DCS系統是應用較為廣泛的一種技術，其保證了電廠諸多方面功能的實現及控制。具體來說，電廠發電、變電之間的機組控制，輸電線路的優化，勵磁系統的管理，輔助設施的保護都需要DCS系統進行系統管理。其充分保證了發電廠設備運行的效率與安全。

然而，在實踐應用控制過程中，DCS系統電壓控制系統的管理尚存在諸多問題。其集中表現在電壓控制過程中的能源損耗方面[2]。對于燃煤電廠而言，其設備中運行過程中，往往存在著大量的能源損耗，而這些損耗的電能轉換為熱量，造成運行設備元器組件性能的降低；長期以來，超負荷的傳輸作業使得電廠設備使用壽命明顯降低，造成能耗成本的增加，成本的增大，影響了企業經濟效益。因此，對燃煤電廠而言，系統優化DCS系統中的電壓控制方式，不斷提升其節能效果勢在必行。

3 燃煤電廠DCS系統中電壓節能控制方法的設計

3.1 合理選擇優化方案

節能減排要求的不斷提高使得節能設計的應用逐漸多用化。就燃煤電廠的DCS系統而言，其電壓控制系統節能減排的方式主要有兩種：第一，機械運作過程中，工程人員會通過獨立的控制軟件收集并計算設備的運行狀況，并通過計算結果進行設備頻段的調整。第二，DCS系統自身就帶有必要的計算系統，其只要將設備運行的各種信息完整錄入，即可實現設備最佳變頻變壓的確認，然后進行調整即可。

實踐過程中，通過對這種技術方式應用評判，不難發現，較強的變成語言和數學計算功能是前者的明顯優勢，并且操作方法相對簡單；然而，其需要必要的硬件設備和通訊設備進行技術保證，一旦通信條件的制約因素 較大，就會使得設備的計算及控制性能降低，影響系統整體的可靠性。而在DCS自帶計算系統中，雖然設備的調試相對復雜，且計算功能并不突出，但是，其不需要外加設備的輔助，并且對于外在環境的適用性較強，避免了調試過程中的環境干擾。因此，通過DCS系統自帶的軟件進行電壓控制系統運行狀況的計算分析，并進行必要的節能設計是提高燃煤電廠設備運行效率的有效方式。

3.2 科學設計系統硬件

通過DCS系統自帶軟件進行電壓控制的節能優化，首先就必須對整個系統的硬件設備進行科學的優化設計，這是燃煤電廠整個DCS系統電壓節能控制設計的關鍵[3]。從短期來看，其能保證設計過程中設備運行、計算數據的準確性；而從長期應用來看，這些設備同屬于DCS系統，實現這些設備的優化，在一定程度上有助于設備整體運行性能的提升，促進電壓控制的節能減排。一般情況下，節約成本，方便施工是電壓控制系統硬件設計的重要原則，其具體的硬件設計內容包含以下方面：

第一，傳統的I/O模塊，其輸入輸出通道和工作電源是處于同一敞開區域的，一旦一個區域的設備故障，就對會其他設備造成影響；進行硬件優化就必須對其進行模塊隔離；第二，主控模塊是整個控制站的核心，其負責了整個設備各項功能的協調與分配，因此，必須對其進行可靠性保證，目前，運用協同雙處理器是確保其運行良好的重要手段，同時，為確保其信息傳遞的可靠和效率，高傳輸頻率的太空網也可投入使用；第三，設備運行的數據轉發意義重大，作為I/O組件的核心，對其的優化應注重多通訊模式的轉換以及熱備用冗余的處理，使得即便某一傳輸設備故障，其數據消息也可以通過其他方式進行傳遞；第四，DCS系統的操作站應建當前主流的機型作為其處理設備，保證基本的硬件滿足電壓節能控制要求。譬如，在CPU處理設備上，其主頻的頻率不低于3.2GHz，而在存儲容量上，最基本的存儲不小于500GB等。

3.3 充分改造變頻裝置

電壓控制系統中往往存在工頻和變頻兩種控制系統，保證變更裝置的高質量改造，能夠實現電壓節能控制過程中，設備在變頻與工頻之間隨意切換的兩種運作模式。確保了整個系統工頻運行狀況的良好。通常，一拖一連是變頻裝置改造的主要方式，具體而言，工程人員可通過控制柜和遠程DCS系統控制的手段對整個變頻裝置進行改造。

3.4 優化計算功能限制

電壓的節能控制是一個系統化，精確化的計算過程，要確保這個過程的有效落實就必須對整個系統計算能力進行詳細把控。在DCS系統中，其設備的計算能力相對較弱，因此使得很多的技能計算過程難以實現，且計算結果的偏差較大。優化DCS系統中計算功能的限制，就必須設計合理的算法，確保其計算結果的準確性。目前，通過折中處理，以線性擬合的方式實行計算誤差的把控是實現這個過程的有效方式。譬如，在DCS系統計算過程中，設備的轉速過快會使得機械的負荷迅速增加，進而使得計算效率變慢，影響設備調節，從而造成能耗的增加以及重復計算的弊端。因此沒在實踐操作中應合理的控制數據傳輸計算的頻次，并當每步計算完成時，進行適當的停滯，從而確保設備計算的準確性，為其運行狀況的優質化提供基礎。

4 結論

DCS系統電壓控制節能效果的提升是一個持續發展的過程，在一定程度上，這個過程的實現以設備的良好運行為基礎。對于燃煤電廠管理人員而言，其只有不斷研究DCS系統設備的運行性能，并采取科學的的方法對其進行技術設計與優化，才能保證電壓節能控制的質量，從而實現企業經濟效益的增長，推動企業發展。