基于PLC的火电企业分布式节能管理系统的研究与设计

秦荣云

摘要：相较于国际先进水平，我国火电企业的输电线损率、平均装机耗水率及平均供电煤耗分别要高出2.0%～2.5%、30%～40%、30～40g/kWh，这对于“十三五”节能减排任务的完成非常不利。基于此，本文将构建包含节能管理平台和监控子站的分布式节能管理系统，旨在通过对机炉电三大系统中不同设备运行参数的采集和分析，为火电企业设备的调配、运行发电等环节提供决策支持。

关键词：火电企业；分布式节能管理系统；PLC

中图分类号：TM769 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0023-01

1 火电企业分布式节能管理系统的总体架构

在综合考虑火电企业监测点环境和条件的基础上，本文构建了如图1所示的分布式节能管理系统，整个系统的工程流程如下：安装于机炉电三大系统中的检测传感设备将采集到的设备运行参数汇总到相应从属子站，然后各从属子站根据和节能管理平台间的数据封装方式来将设备运行参数进行上报；节能管理平台对各从属子站上报的设备运行参数进行统计分析，根据预先设置的算法和模型来得到相应的控制策略（如锅炉效率控制、变频调速控制等），再将控制策略传输给监控子站来实现相应设备的控制，从而实现节能增效的目的。

2 火电企业分布式节能管理系统的详细设计

2.1 节能管理平台的详细设计

第一，系统管理模块。系统管理模块包含数据备份、系统维护及用户管理等几个部分，其中数据库的备份有手动备份和自动备份两种方式，可以适应不同用户的安全备份策略；系统维护包括对系统基本参数资料的管理、重要日志的创建/清除/修改、配置管理等；用户管理包括用户增加、用户修改、用户查询、用户删除、用户角色管理、用户操作日志管理及用户访问权限管理等。

第二，电能量管理模块。电能量管理模块中的数据包含历史电能量数据和实时电能量数据，其中被存储在指定存储空间里的历史电能量数据是指以往采集的连接设备耗电量数据，只供授权用户查询；实时电能量数据是依据所选抄表方案定时采集的连接设备耗电量数据，企业内部用户可以通过Internet来随时查询。

第三，数据发布模块。由数据查询、数据报表、图形展示、控制输出及报警记录等几个部分构成的数据发布模块，主要负责以数字、文本及图表等形式向用户展示需要了解的内容及节能管理措施。例如，当节能管理平台发现监控子站的状态或者数据存在异常时（例如监测仪器掉电、监测值与额定值对比超标等），就会发出声光警报以供操作人员查看并及时处理；当节能管理平台发现锅炉实时排烟温度超过限值时，就会发出控制命令来启动吹灰器。

第四，數据信息维护模块。不同权限的用户利用数据信息维护模块，可以进行额定数据管理、信息查询集子站信息管理等操作。

2.2 监控子站的详细设计

在监控子站中，各检测传感设备所需要重点采集的指标参数如下：锅炉系统的蒸汽流量、蒸汽温度、排烟温度、锅炉氧量、锅炉补水率、母管油压、一次风压及炉膛负压；汽机系统的凝汽器端差、主汽压力、主汽温度、再热器压力、母管压力、除氧水位及凝汽器真空值；电气系统的循环水泵耗电率、送风机耗电率、引风机耗电率、凝结泵耗电率、一次风机耗电率及给水泵耗电率。下面举例阐述相应设备的节能控制：

（1）给水泵变频控制。在变频运行中，根据机组的负荷情况，检测传感设备将对母管压力情况进行检测，然后将检测值传输到节能管理平台，由节能管理平台根据预先设置的算法和模型来得到变频器的适宜频率值，从而实现对锅炉给水泵电机转速的自动控制。

（2）引风机变频控制。通过控制引风机入口静叶角度调节引风量，系统可以将炉膛负压维持在-40～60Pa的范围内运行，具体操作方式如下：节能管理平台输出给定值给PLC控制系统，压力变送器来对炉膛负压进行检测，然后引风机变频器根据检测值和控制值间的偏差来进行PID闭环控制，通过自动改变输出频率来调节引风量。

（3）吹灰器控制。当检测传感设备探测到锅炉实时排烟温度超过设定温度时，节能管理平台将给出控制命令来启动吹灰器；当检测传感设备探测到吹灰器电动机电流超过额定电流值时，监控子站将发出报警信号，节能管理平台据此给出控制命令来关闭吹灰器。

3 结语

实践证明，本系统应用一段时间后，风机、电动给水泵、凝结水泵、循环水泵耗电量等均有效减少，实现了预计的节能效果，非常值得大力推广。

参考文献

[1]李拥刚.试论火电厂燃料管理与节能控制策略[J].科技创新与应用，2016（21）.

[2]蒋建宝，王文宗.火电厂热力系统的节能技术探讨[J].经营管理者，2016（18）.