浅析自动化技术在电厂节能减排中的应用

朱丹

【摘要】目前，我国电力生产70%依靠火力发电，发电厂在生产过程中消耗了大量的煤炭资源，而我国又是能源短缺国家。同时，煤炭消耗的过程中产生了大量的污染气体，因此，从节能与环保两方面考虑，都对发电厂生产过程提出了更高的要求。

【关键词】电厂；自动化；节能减排

目前，节能与环保是摆在我国发展面前的重要问题，通过采取有效措施，走可持续发展道路是我们的不二选择。燃煤发电厂目前是我国电力生产的主力军，同时也是煤炭资源的消纳大户，其在为国民经济的增长注入源源不竭的动力的同时，也带来了污染、浪费资源等问题。因此，针对发电厂进行节能减排研究意义重大。

1、自动化技术在电厂应用的历程

自动化控制技术在我国电厂中的应用主要经历了以下三个阶段：

（1）初期的自动控制技术主要处于模拟控制阶段，该阶段较为代表的成果有燃烧控制器以及顺序控制器；

（2）接下来的发展主要集中在不同DCS或者计算机之间不能兼容的软硬件；

（3）目前发展到第三代的自动化控制技术已经构成了综合化自动体系。

2、节能减排理念下电厂自动化技术的应用

2.1 变频技术

变频技术是基于自动控制技术、计算机技术以及电力电子技术的基础上而发展起来的一项综合性的新技术。由变频技术构成的变频调速系统主要由变频器、控制器组成。变频技术的基本原理是根据电动机转速和输入频率之间存在的比例关系，调节电动机电源的频率值来实现调节电动机转速的目的，而变频器则可看作是可以调节频率的交流电源。为了实现调速的目的，需要在电网电源和电动机间接入变频器以及相关设备。变频技术在功率因数、转差补偿、低频转矩以及动态响应等方面具有巨大优势，它在发电厂中的应用也获得了良好的经济效益。

2.2 DCS 系统

DCS系统作为自动化控制功能强大的系统，其可以控制锅炉、电机以及其他设备的自动运转，控制技术较为先进。可以说，借助DCS系统可以实现电厂的自动化运行。比如，通过引进和采用DCS系统，火电厂可是借助计算机对电厂各运行设备进行实施监控，及时、准确地获得电厂实际运行数据，对信息实现综合化管理，为运行、管理人员提供了短时间内了解运行参数，制定合理运行方案的可能，为有效地减少污染、控制消耗提供了依据，对火电厂能源的高效利用创造了条件。

2.3 现场总线技术

实践表明：现场总线技术节能优势显著。近年来，现场总线技术在电厂中的应用越来越广泛。现场总线技术的节能优势具体来讲可以表现在以下几方面：

（1）现场总线技术的引入有效地降低了现场硬件设备的需求量，通过PC作为控制站，有效地缩减了控制室的占地面积；

（2）现场总线技术安装十分简单，并且多个设备可以同时共用一条线路，有效地降低了安装成本。同时，该技术涉及的工作量相对较少，可以减少人员、物力的投入。

3、案例分析

3.1 问题的提出

某电厂目前运行两台2×200MW机组，1#机组风机、2#机组风机都是通过液力耦合器调节，因为液力耦合器存在着较大的能量损耗，为降低能耗以及提高电厂自动化水平，计划通过合同能源管理方式对风机进行变频改造。

3.2 变频节能改造

首先，在充分调研的基础上，决定将液力耦合调速器拆除，电机前移的方式进行变频改造。

其次，设置自动旁路系统，以保证系统安全、稳定、高效地云状。

最后，将变频器顶端的散热装置去除，直接将变频器产生的热风排入风机中。这样做的好处有以下几方面：

（1）节省了变频器散热装置所消耗的电能；

（2）避免了因变频器散热装置故障而造成的停机现象；

（3）有效地利用了变频器所产生的热量。

3.3 节能效果分析

改造前2台风机运行时，风门挡板开度变化范围在40%左右，存在很大的节流损失，电动机负载率低，效率低，改造后风门挡板在全开位置，电动机的效率明显提高。

3.4 变频技术应用的附加效益

（1）提高网侧功率因数

原电机直接由工频驱动时，满载时功率因数为0.8-0.9，实际运行功率因数远低于额定值。采用高压变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.95以上大大的减少无功功率的吸收，进一步减少了上游设备的运维成本。

（2）有效地降低运维成本

借助变频技术调节电机转述，实现节能；变频改造之后，风门保持全开，减少了风机风门的承受力，缩减了风门的维修频率；变频改造之后，仅需对变频器进行除尘维护，保证了机组连续运行。从实际运行效果来看，变频改造之后的运维成本较之前有了很大的降低。

（3）软启软停功能

采用高压变频改造后，电机实现软启软停，启动电流始终保持在点击额定电流的120%以下，实现了对电网的零冲击。此外，电机实现了整个运行范围内的平稳，减少了损耗，控制了温升，消除了噪声与异常振动。

（4）增强电机的保护功能

与原来旧系统相比较， 变频器具有过压、温升、过流、欠压、短路以及缺相等多项保护功能，在某种程度上而言进一步提升了电机运行的安全性。

4、总结

通过采用自动化控制技术，有利于电厂降低能源消耗，减少环境污染，各电厂应该通过提升自身生产自动化水平，加强节能减排控制力度，为国家的环保与节能事业做出应有的贡献。

参考文獻：

[1]贾永辉.火力发电企业在节能减排中的积极作用[J].安徽电力，2007，24（5）.

[2]金兴.浅谈火力发电厂的节能减排技术[J].上海节能，2008，31（3）.