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火电厂信息化建设的方案选择探讨
  • 企业:     领域:工控机     行业:安防    
  • 点击数:1918     发布时间:2005-09-12 16:32:26
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利用信息技术实现火电厂优化运行和节能控制
       

大力推进火力发电厂信息化建设,推广信息技术在电力企业运用领域,将加快电力企业现代化的发展,促进电力企业现代化制度的建立,进而高效科学管理体制的建立。下面针对电厂的实际生产过程,结合工程实施的经验,做初步探讨,以求抛砖引玉,促进这些方案、技术的推广运用。

1原则:

信息技术、通讯技术、计算机技术的发展,为火力发电厂的高效运作、科学管理,以及工艺过程控制的优化、高效运行提供了前所未有的手段和环境,进而促进火力发电厂的科学管理和自动化水平的提高。

针对企业信息化建设投资大,周期长、见效慢、短期内不可能全面展开的现状。电厂企业信息化建设不可能大而全,盲目求新的实际情况;电厂信息化建设指导原则如下:“效益为主”、“分步实施” 、“技术更新”与“重点突破”等相互结合。一般力求实施的每个项目都能取得良好的经济效益和社会效益,并且要求项目的实施较为独立,有可操作性。

2 火力发电厂信息化的现状介绍:

 现在电厂一般已经有管理级别的MIS系统,并且许多MIS系统可同DCS系统进行通讯,监视许多生产工艺的重要数据。

 现在许多电厂一般也将许多辅助机械程控系统,进行联网,组成一个较大的系统,即最近比较流行的DCS和辅助机械程控系统的一体化技术和方案,如新华公司在山东潍坊电厂的改造。

 以及现在华能国际股份公司实施的“生产实时数据监管系统”。

3火力发电厂基础信息化建设也可大有作为,并且有许多电厂已经进行了和正在进行信息化建设工作。根据信息化建设的基本原则,现在电厂可在以下几个方面进行工作。下面给出一些具体例子,以此抛砖引玉,以达到促进信息化、变频调速、网络技术在火力发电厂的推广应用。促进大范围地利用电力电子、信息、网络通讯技术改造现有工控设备,提升电力企业的自动化、节能化水平,实现经济增长方式的有效转变。这些方案特别适应于电厂节能改造和控制系统的改造升级,并且在许多电厂已经有应用实践,效果不错。

A、输煤系统叶轮给煤机利用信息化技术实现远方控制,利用变频调速技术实现节能优化运行。

火电厂叶轮给煤机(斗轮机)是火电厂运煤系统十分重要的设备,它在运煤系统的首端,负责把储煤厂的煤输送到运煤皮带上。叶轮给煤机一直是燃煤电站实现输煤程控的老大难问题,用传统的线连接方式,由于控制线与动力线平行距离过长,耦合电压很大,控制信号极易受到干扰,使设备不能正常运行。并且现在几乎所有电厂的给煤机都采用滑差电机调速方式运行,而滑差电机调速又存在不少缺点:

1.1.滑差电机的滑差离合器无法密封,极易因现场粉尘大,容易造成内部线圈短路而发生电机故障,影响系统上煤。

1.2. 滑差电机控制器性能不稳定,给煤量无法准确控制。当叶轮给煤机同时工作时,容易造成皮带超负荷运行而威胁输煤系统的安全、可靠上煤。

1.3. 现在一般仅具有就地手动操作功能,无法进行远方控制,使现场运行人员不能脱离高粉尘的恶劣工作环境。叶轮给煤机安装在干煤棚煤沟底下,其环境潮湿、粉尘浓度高。由于叶轮给煤机取煤地点的不固定,故设备工作时,运行人员必须随机操作。被粉尘污染的煤沟环境,严重危害着运行人员的身体健康。如何实现叶轮给煤机的远方控制,使运行人员脱离高粉尘的工作环境,降低矽肺病的发生率,一直是火电厂普遍关心的问题。因目前卸煤沟的除尘问题还没有实际可行的技术,无法降低粉尘浓度,故改变叶轮给煤机落后的电气控制系统及操作方式,已迫在眉睫。

而且随着输煤程控系统的投入运行,作为取煤源头的叶轮给煤机,仅动力电源由程控控制,其移机定位及给煤控制无法接入程控系统,使输煤系统的现代化管理也不够完善。

针对现在变频技术、网络通讯、信息化、自动控制技术、电力拖动系统技术发展以及电厂运行要求,利用系统集成整合技术,现在推荐二种斗轮给煤机变频调速实现远方控制的系统方案。

二、叶轮给煤机实现远方控制的方案

要实现叶轮给煤机的远方控制及自动控制,关键在于如何完善两端(叶轮给煤机与远方的主控室)的信号通讯环节。传统的方式有两种:一种是采用通讯电缆来承担各种控制信号的传输任务,但对于叶轮机来说,由于必须随时改变取煤位置,必然拖缆的故障率高。若以控制滑线替代,因叶轮给煤机的控制信号多,显然也不可行的;第二种是目前较为先进的无线通讯和电力载波通迅技术。

2.1方案一:叶轮给煤机载波远方控制系统

叶轮给煤机载波远方控制系统是以电力载波的方式实现远方控制的,以给煤机的动力线做为控制信号的传输媒介,系统由主机、就地控制站和电力载波通讯部分组成。

2.2方案二:叶轮给煤机无线远方控制系统

叶轮给煤机无线远方控制系统是通过PLC的无线控制来实现的,系统由主站、子站站和通讯部分组成。

 输煤程控的PLC与无线主站用MB+网进行通讯,而无线主站与安装在叶轮给煤机上的子站进行无线通讯。可选择美国MDS公司(Microwave Data System Inc)生产的MDS27101无线数传电台,MDS电台可和AB、MODICON、SIEMENS、OMRON、Honeywell、GE、ADVANTECH等公司的产品完好结合,性能稳定、可靠。

 

2.3叶轮给煤机的转速调整,采用变频调速控制方式。

系统主要由变频器、电动机和给煤机组成。

三、循环水系统利用信息化技术实现无人值守远方控制系统,利用变频调速技术实现节能优化运行。

循环水是提供电厂凝汽器、冷油器以及发电机等设备所需的冷却水,满足汽轮机冷却循环倍率的要求,维持凝汽器真空,而提供最大限的冷却效果。如果循环水泵所提供的冷却水水量不足或因故障而中断供水,直接影响汽机真空,则汽轮机和发电机等就不能正常运行,影响汽机出力和安全。电厂循环水泵的特点是供水量非常大,但所需压头较低(一般仅20MM水柱)。凝汽系统的用电量为发电量的1.5%--2%左右,真空升高可使出力增大,但又会增大厂用电量,从而可寻找最佳真空,寻找最佳循环水流量和压力。由于循环水系统设计要考虑到最恶劣环境条件和机组最大负荷的需要,必须留有足够的设计富裕量,因此当环境改善,如季节变化环境温度降低或者汽轮机在非满负荷状态下运行时,以及起停机组的时候,其循环水量就可减小。

同时,由于循环水泵长期满负荷工作,冬季冷却水温度很低,造成汽轮机组凝结水过冷,凝结水溶解氧偏高等问题。因此,通过3#4#循环水泵的变频调速改造,实现根据机组对循环水量的要求,连续调整循环水泵的出力,进而达到节电节能的目的。

循环水系统优化运行的目标函数是在汽机热耗量不变的前提下,汽机发电量与循环水泵耗电量的差额达到最大。循环水系统的优化过程十分复杂,多参数强耦合系统,循环水进出水温度、流量、蒸汽热负荷、管道清洁度、管网阻力特性、凝汽器以及抽气器结构特性。

循环水系统优化数学模型建立,必须进行以下性能特性的建立。(1)汽机在一定排汽量条件下(热负荷一定)循环水量与发电机功率特性;(2)循环水泵流量与功耗的关系特性。

3)循环水泵的扬程特性;(4)循环水系统管网的阻力特性。一般情况下,一台循环水泵工作,一台备用;但是,个别时候循环水温度较高机组负荷较大,单台水泵满负荷水量仍然满足不了机组的需求,则需要两台水泵运行。

机组运行过程中,在所需要的循环水量以下不允许大幅度减少水量,更不允许中断供水。

因为设备缺陷或发生故障,以及设备定期轮换的需要,要求两台水泵可以随时正常切换。
 要实现循环水泵的远方控制及自动优化控制,关键在于如何完善两端(循环水泵的PLC与远方的主控室)的信号通讯环节。目前一般采用无线通讯和PLC控制技术。

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