研究燃煤电厂DCS系统中的电压控制节能方法

2020-12-07肖石王成玉

魅力中国 2020年1期

肖石王成玉

（中核控制系统工程有限公司，北京 102400）

一、DCS系统探概述

DCS系统在国内被称为集散控制系统，其主要功能特点为控制分散、管理集中，表现为以通信网络作为纽带的系统结构，通过在过程控制级和过程监控级形成，以此多级信息技术系统进行处理各类问题，常由计算机系统、通信网络、显示器以及控制系统组成。在DCS系统不断应用于电厂发电生产后，不断有效拓展它的应用范围。科技工作者不断开发出各类新类型的DCS操作系统，从而满足了不同产品生产和不同生产规模的需要。DCS控制系统在系统设计理念方面也不断改进，常以分散控制并且集中操作，分级管理却又灵活配置作为其设计理念，现代信息技术手段在DCS系统中存在广泛的影响，保证电厂中DCS系统的运行可靠性是保证电厂良好稳定的运行的基础。

二、DCS系统相关功能

目前燃煤电厂节能控制研究的主要对象就是，如何利用DCS系统中的发电系统控制来提升燃煤发电的安全性能以及工作效率。下面我们主要阐述一下燃煤电厂DCS系统的主要功能，首先是能够控制所有发电机组以及变电机组的闸门，其次是能够自动控制发电机组的励磁系统，第三是能够自动控制输电线路，最后是能够自动控制所有的辅助保护系统。但是，在实际应用中，绝大部分的燃煤电厂DCS系统在电压控制过程中存在着严重的能源损耗，如果不能降低不必要的能源损耗，将会引起热量堆积，造成元器件绝缘性能降低，并缩短使用寿命。因此，如何降低燃煤电厂DCS系统中的能源损耗，已经成为电力领域一个热门研究课题。当前节点，主要的燃煤电厂DCS系统中的节能方法包括基于PLC控制的节能控制方法，基于动态电压调节的节能控制方法和基于能量损耗模型的节能控制方法。其中最常用的是基于能量损耗模型的节能控制方法。由于燃煤电厂DCS系统中的节能控制方法在节能减排方面能够发挥巨大的作用，因此，该课题具有广阔的发展前景，受到越来越多人们的重视。

节能技术在不断发展与进步，以往的节能控制方法进行DCS系统的节能控制，在很大程度上受到了限制，不能真正发现DCS系统中的控制单元属性，也无法提供确切的系统控制现状及控制情况，容易导致不协调的问题以及浪费能源的问题。通过仔细分析以往方法的不足之处，我们不断总结经验，发现了运用电压的分散控制完善DCS系统的节能措施。我们可以通过DCS系统的拓扑结构分析详情，为新的节能措施奠定理论基础，通过对各个控制单元的正向电压和负向电压进行调节，实现了DCS系统的节能。仿真实验结果表明了改进算法在燃煤电厂DCS系统节能方面的优越性。

三、燃煤电厂DCS系统中的电压控制节能方法

（一）合理选择优化方案

节能减排要求的不断提高使得节能设计的应用逐渐多用化。就燃煤电厂的DCS系统而言，其电压控制系统节能减排的方式主要有两种：第一，机械运作过程中，工程人员会通过独立的控制软件收集并计算设备的运行状况，并通过计算结果进行设备频段的调整。第二，DCS系统自身就带有必要的计算系统，其只要将设备运行的各种信息完整录入，即可实现设备最佳变频变压的确认，然后进行调整即可。

实践过程中，通过对这种技术方式应用评判，不难发现，较强的变成语言和数学计算功能是前者的明显优势，并且操作方法相对简单；然而，其需要必要的硬件设备和通讯设备进行技术保证，一旦通信条件的制约因素较大，就会使得设备的计算及控制性能降低，影响系统整体的可靠性。而在DCS自带计算系统中，虽然设备的调试相对复杂，且计算功能并不突出，但是，其不需要外加设备的辅助，并且对于外在环境的适用性较强，避免了调试过程中的环境干扰。因此，通过DCS系统自带的软件进行电压控制系统运行状况的计算分析，并进行必要的节能设计是提高燃煤电厂设备运行效率的有效方式。

（二）科学设计系统硬件

一般情况下，节约成本，方便施工是电压控制系统硬件设计的重要原则，其具体的硬件设计内容包含以下方面：

第一，传统的I/O模块，其输入输出通道和工作电源是处于同一敞开区域的，一旦一个区域的设备故障，就对会其他设备造成影响；进行硬件优化就必须对其进行模块隔离；第二，主控模块是整个控制站的核心，其负责了整个设备各项功能的协调与分配，因此，必须对其进行可靠性保证，目前，运用协同双处理器是确保其运行良好的重要手段，同时，为确保其信息传递的可靠和效率，高传输频率的太空网也可投入使用；第三，设备运行的数据转发意义重大，作为I/O组件的核心，对其的优化应注重多通讯模式的转换以及热备用冗余的处理，使得即便某一传输设备故障，其数据消息也可以通过其他方式进行传递；第四，DCS系统的操作站应建当前主流的机型作为其处理设备，保证基本的硬件满足电压节能控制要求。譬如，在CPU处理设备上，其主频的频率不低于3.2GHz，而在存储容量上，最基本的存储不小于500GB等。