電廠DCS系統的節能控制方法研究

曹子飛

華電萊州發電有限公司，山東 煙臺 261441

0 引言

隨著我國工業經濟的快速發展，環境所面臨的形式越來越嚴峻。在此背景下，我國可持續發展戰略的提出，使節能環保成為各行業可持續發展的目標。電廠運行采用DCS系統的目的是對生產過程進行合理控制，以降低能耗，提高生產效率。但是，受傳統管理模式的制約，導致DCS系統的價值沒有得到充分發揮，增大了能耗，影響設備的正常運行，進而浪費了大量的電能。因此，為了達到節能環保的目的，避免電能浪費，需要對電廠DCS系統進行合理的能源規劃，以提高電廠的經濟效益，促進電廠的穩定發展。

1 電廠DCS系統概述及其功能分析

1.1 DCS系統概念

DCS系統又被稱為分散控制系統，是以微處理器為基礎，采用控制功能分散、顯示操作、管理集中為設計思路的新型控制系統，如圖1所示。

圖1 分散控制系統

該系統的特點是集中管理和分散控制，一般會將通信網絡當成系統結構的紐帶，在監控和控制中形成，借助信息技術處理各種問題，在電力中被廣泛應用[1-2]。DCS采用分級遞階結構，每一級由若干子系統組成，每一個子系統實現若干特定的有限目標，形成金字塔結構?？煽啃允荄CS系統得以順利發展的根本要求，為了保證DCS系統的高可靠性，需要從以下方面實現：應用高可靠性的硬件設備和生產工藝；采用冗余技術；在軟件設計上實現系統的容錯技術、故障自診斷、自動處理技術等。現階段大多數集散控制系統的MTBF可達幾萬甚至幾十萬小時。

1.2 DCS系統功能

DCS系統應用在電廠中主要通過發電系統控制，提升電廠的生產安全和工作效率。DCS系統的功能主要表現在以下方面：（1）對電廠的所有發電機組以及變電機組的閘門實現全方位控制；（2）對發電機組的勵磁系統實現自動控制；（3）對電廠所有輸電線路實現自動控制；（4）對生產中所有的輔助保護系統實現自動控制。雖然DCS系統在電廠中發揮了較大的作用，但是其在應用中存在一定的問題，最常見的為能源消耗過大，造成電能的大量浪費。另外，能源的大量損耗，導致熱量集中堆積，元器件的絕緣性能下降，縮短其使用壽命。因此，實現電廠DCS系統的節能控制，降低能源消耗是電力行業一直關注和研究的話題。目前，電廠DCS系統的節能控制方法包括PLC控制方法、基于動態電壓調節的節能控制方法、能量損耗模型節能控制方法，其中能量損耗模型節能控制方法應用最為廣泛。隨著節能技術的發展和改進，傳統節能方法已經難以滿足DCS系統的節能控制要求，其存在一定的限制，難以掌握DCS系統中的控制單元屬性和系統控制的現狀，容易因配合不協調問題導致能源的大量損耗[3]。

2 電廠DCS系統的節能控制現狀

隨著人們生活質量水平的提升，對環境和質量的要求更加嚴格。為了符合現代化工業的發展理念，電力系統逐漸向綠色和節能的發展轉變。我國部分企業為了順應時代的發展要求，遵循可持續發展理念，不斷創新和優化生產設備和技術[4]。電廠在生產中采用DCS系統，對運行過程實現自動化控制，以降低環境污染。DCS系統主要是對電廠的發電機組和變電機組進行控制，優化輸電線路，保護輔助設施系統。同時，DCS系統在保證電廠正常運行上發揮了重要的作用，為其安全運行提供了一定的保障[5]。

此外，在實際的操作運行中DCS系統存在能耗較大等問題。電廠在實際的生產運行中通常能耗較高，消耗的電能逐漸轉換為熱能，隨著時間的推移，熱能不斷堆積對設備中的元件造成一定的損害，降低元件的使用性能。同時，長時間的運轉，超負荷的傳輸作業會縮短電廠設備的使用壽命，不僅會增加能耗成本以及后期的維修成本，還會降低企業的經濟效益[6]。因此，電廠需要對DCS系統進行優化和改進，以實現節能減排。

3 電廠DCS系統中節能控制方法的優化分析

3.1 選擇合理的優化方案

為了達到節能減排的效果，需要選擇合理的優化方案。電廠的DCS系統在進行節能控制時，需要滿足以下要求：（1）在機械設備運行中，技術人員可以對獨立的軟件進行計算，從而掌握設備的實際運行情況，結合計算結果進行適當調整；（2）DCS系統自帶的智能系統本身具有計算功能，將設備運行的相關數據輸入計算系統中進行自動計算，從而確認設備合理變頻變壓，進行合理調整。

實踐證明，經過軟件計算的優化方案，在實際運行中操作比較簡單，對設備的動態化管理更加貼合工程的運行狀況。但是，對操作人員的要求較高，相對依賴操作經驗較豐富的技術人員。針對自帶計算系統的方案和相對獨立的控制軟件，增加了調試的難度，算法編譯也相對復雜。但是其不需要借助其他設備進行輔助，適應性相對較強，不容易受到外界因素的影響。因此，選擇DCS系統自帶的計算機軟件對電壓控制系統進行計算時，應該加強節能控制設計，以此提高電廠設備運行的整體效率和質量，提升電廠的經濟效益[7-9]。

3.2 改進變頻裝置

電壓控制系統中包含2種控制系統：工頻控制系統和變頻控制系統。對變頻裝置的質量進行改進和創新，可以實現設備在變頻和工頻模式之間的應用，為系統的正常運行提供有力的支持。一般變頻裝置改造應用一拖一連的方式，這種方式是由技術人員使用控制柜和遠程DCS系統來實現變頻控制，可以有效提高變頻裝置的工作效率。

3.3 優化計算機功能限制

節能控制是一種計算過程。在控制過程中需要更加系統化和精確化的計算整個節能控制，因此需要對整個系統的計算功能進行更加嚴格的把控，從而保證計算的準確性得到有效的落實。因為DCS系統中的部分計算功能存在問題，導致計算偏差較大，所以需要進行合理的設計計算，不斷優化其計算功能，進一步提高計算的準確性和可靠性，嚴格把控誤差。

4 結束語

DCS系統在電廠中具有重要的作用，為了實現電廠的節能控制，提高電廠的經濟效益，技術人員需要對電廠DCS系統進行深入研究，不斷優化改進系統，采用科學的方法優化系統設備，并選擇合適的優化方案，達到節能減排的效果，進而促進電廠的可持續發展。