浅谈电厂暖通自控系统节能技术的应用

浅谈电厂暖通自控系统节能技术的应用

焦健

（内蒙古蒙东能源有限公司内蒙古呼伦贝尔021000）

摘要：暖通空调是电厂不可缺乏的系统设备。从目前来看，多数暖通空调都依靠电能供应，自控系统通常耗能较高。在耗费电能的同时，也很易污染环境。作为辅助性的系统，自控系统构成了暖通系统内的重要部分，暖通自控系统通常涉及到电厂通风、制冷和热量供应，因此属于中枢性的控制部分。在机组运行中，自控系统也构成了保障。为了节省电能，有必要探析暖通自控系统在具体运行时的节能技术。结合系统运行的真实情况，给出适用的节能思路。在暖通系统中，自控系统作为核心的构件，能够起到辅助控制的作用。电厂的稳定和安全运行都不可缺乏自控系统作为保障。然而从现状看，暖通空调经常会消耗较高的电能，因此亟待引入新阶段的节能技术。优化设计节能式的暖通自控系统，应当加以改进[1]。针对材料的选购、运行中的管理、系统维护以及检修这些方面，都有必要引入高水准的节能技术。经过节能的改进，电厂配备的暖通自控系统才会具备节能的优势，为电厂的日常运转提供必备的安全保障。基于此，本文对电厂暖通自控系统节能技术的应用进行相关的分析与总结。

关键词：电厂暖通自控系统；节能技术；具体应用

电能的大量使用,使得地球资源日益匮乏,同时也带来严重的能源和环境问题。暖通自控系统作为电厂发电机组辅助控制系统的组成部分之一,是涉及发电机组各区域供热、制冷、通风以及消防的主要控制中枢,也是机组安全稳定运行的重要保障。

现有空调系统的能耗较大,如果采用节能技术,现有空调系统节能20%-50%完全可能。一个完整的空调系统从设计、施工安装,控制系统的优化,新技术新材料的采用,后期的运行管理及检修维护等几个环节都有节能的空间,对于每一个环节目前也有较多的节能技术得到了应用,但是本文主要介绍某电厂暖通自控系统中应用的一些节能技术,对于空调系统的其他节能技术不做深入研究和探讨。

1.相关内容介绍

1.1引入节能技术的必要价值

经济在快速进步，这种形势下电厂建设的规模也在扩展。作为电厂的重要部分，暖通自控系统起到了重要作用，它可以确保电厂在日常运行中的平稳性。我们不应忽视暖通自控系统消耗较高，若再不加以改进那么能耗总量还会持续上升，构成能源的浪费。与发达国家相比，我国现有的节能措施以及配套技术仍没能得到完善。针对单位能耗，电厂需要密切重视并且加以调控。只有这样做，才可以在总体上控制电厂能耗的限度，落实根本的节能目标[2]。

相比来看，暖通空调具备较复杂的内部构架，同时也设置了耦合式的内部系统。通常情况下，暖通系统包含了输配冷热量的设备、冷热源的供应、房间的冷热末端。在子系统中，又可以划分多层次的分支系统。这种耦合式的联系体现出较高复杂性，因而也决定了节能控制的难度。同时，暖通设计还会受到环境影响，例如围护结构、当地气象状况、空调本身的空间形状、热工的性能等。这些要素将会要求暖通系统具备更强的动态性。由此可见，针对暖通的自控系统有必要强化基本的节能控制，这样做才可以把电厂整体的能耗限定于特定范围内，符合节能的指标。

1.2暖通节能的基本思路

从电厂本身来看，暖通自控系统在本质上应属于自动式的监控系统。通常可以在集控楼以及主厂房内部设置暖通自控，这类自控系统包含了空调性能、制冷及通风的性能。具体而言，系统自控的基础为PLC操控下的可编程控制器，包含通讯网络、中央的控制站、就地的传感器、设备级的控制器[3]。在这其中，上位机相当于生产管理级，可以操控日常的生产并且执行实时的监控。可编程控制器组成了就地控制器，可以作为基础性的控制，负责搜集实时的现场数据。

节能控制的总体思路为：借助PLC方式的节能控制，系统能够随时调控湿度以及温度。暖通自控配备了PID的流程控制，符合了根本的工艺指标。中央控制站设有可编程的S7-200控制器，自控系统具体由上位机构成。针对冷冻水的集中系统和空调机组，系统都设置了SMATIC的具体控制方式。软件平台集成了通讯软件、组态软件以及编程软件，可以连接网络内的模块。总线可以用来连接处理器和上位机，确保实时性的系统通讯。

相比于传统式的节能控制，PID的控制设置了友好的人机界面，因而能够用来调控稳定的温湿度。同时，PID还具备优良的稳定性，内置式的调节方式更易于确保控制的实效。选择这种类型的暖通控制，能够在根本上确保舒适和节能，进而也降低了能耗的总成本。

1.3系统概述

某电厂暖通自控系统是一期主厂房和集控楼范围内通风、空调及制冷系统的自动监控系统,该系统以西门子公司SIMATICS7系列可编程控制器(PLC)技术为基础,由中央控制站、数据通讯网络、设备级控制器及就地传感器组成。Siemens的MP370作为上位机,为生产管理级,完成对就地控制器的监控、生产操作管理等;就地控制器由可编程控制器(PLC)构成,为基础测控级,完成生产现场的数据采集及过程控制等。

2.某电厂已经使用的一些节能降耗技术

2.1采用先进的PLC控制系统,对房间的温湿度采用PID控制

为了满足暖通自控系统工艺设计要求,对于中央控制站我们选用了西门子公司SIMATICS7-300可编程控制器(PLC)和Siemens的MP370作为上位机构成的自控系统;对于就地空调机组、集中冷冻水系统等设备控制均采用了SIMATICS7-200。同时,由STEP7、WinCC、SIMATICNETPC-Software等编程、组态及通讯软件构成统一的软件平台。在系统中我们分别将19台SIMATICS7-200PLC的PROFIBUSDP模块EM277连接于PROFIBUS网络中,同时将用于上位机的通讯处理器与PROFIBUS总线连接,构成了PROFIBUS网络该控制系统操作简单、温湿度控制稳定、人机交互界面友好。在此基础上,使用PLC内置软PID调节功能可实现稳定控制。采用这种控制方法,不仅能显著提高冷热舒适性,而且系统将大幅度节能和控制成本。

2.2对三台冷却水泵加装动态节流仪实行变频控制

根据统计暖通系统中大量的水泵、风机,用电量占暖通空调总用电量的30%-40%。空调循环水系统常常处在低扬程、大流量、低功率和高工耗的不利工况下运行,从而造成了50%以上的功率白白浪费,其中风机、水泵的节能潜力很大。

某电厂对于暖通空调集中冷却水系统中的三台冷却水泵增加了三台SPM动态节流仪。SPM动态节流仪综合运用变频调速技术、暖通空调、自动控制技术而研制开发的,专门为中央空调循环水泵而生产的变频调节装置,它根据空调系统外网负荷的变化,通过变频调节水泵转速,使系统循环水量维持在刚好满足负荷需求的水平,尽量降低水泵运行能耗实现了在保证压差、温差的情况下整个系统最优化运行。

2.3加强控制系统维护检修确保测量参数准确可靠，电子设备本身对于环境温湿度的较高要求,在暖通自控系统投入运行之后,集控楼电子设备室通风空调系统、汽机房6KV开关室降温通风系统及集控楼380V开关室降温通风系统等暖通系统几乎都是长期不间断运行。

所以我们只有及时解决各种问题,提高维护消缺的效率,确保暖通自控系统和就地设备准确可靠,才能确保满足整个空调系统能够根据外部环境及室内的不同工况做出快速可靠的调整,在确保舒适可靠的基础上达到节能降耗的效果。

2.4增加供回水压差比例调节阀就地控制器控制

暖通空调系统投运后,在启动冷却水泵的时候,集中冷却水系统有时候会出现回水水量不够,供回水压差太大,不利于集中冷却水系统的安全运行,同时,也影响冷却水泵变频调节的性能。

后来经过探讨研究决定在暖通空调的集中冷水水系统的供回水管路之间加装联络母管,并且在联络管上增加供回水比例调节阀一台,并且在就地加装差压变送器一台和基地式就地控制器一台。这样就防止出现了回水水量不够及供回水压差过大的问题。

2.5对部分使用效果不好的风阀执行器进行改造

由于某电厂暖通空调系统的空气处理机组的出入口挡板的执行器使用的是国内一家质量不好的产品,力矩偏小,密封性很差,所有接线端子都裸露在外面并且无法做密封防护,再加上空气处理机组由于保温不好,产生了大量冷凝水,所以在空调机组运行的过程中不时出现风阀执行器由于生锈或者进水导致挡板打不开或者打开不完全,还出现过由于风阀执行器出现短路直接烧掉就地控制箱内的保险,导致了整个空气处理机组的停运和电源模块的损坏。

经过调研,我们最后对集控楼控制室通风空调系统集控楼和电子设备室通风空调系统的4台空调处理机组的共20个风阀执行器进行了改造,选用了质量较好的BELIMO牌风阀执行器,从目前的使用情况来看,改造效果良好。保证了空调机组的安全稳定运行,同时,也由于空气处理机组的出入口挡板能够根据控制需要开关到适当的位置,也不会影响风机的出力,从而大大节约了空调机组运行所需要。

3遗留的一些问题

尽管通过以上几条节能降耗措施的实行,确实也取得了一定的节能降耗的效果,但是还由于一些客观的原因,目前在这个暖通自控系统中还存在一些问题,如:

1)冷冻水阀不是比例调节阀,线性不好,关不严,影响调节效果;

2)保温不好,冷凝水比较多,造成浪费现象;

3)还有部分风阀执行器需要再进行改造。

结语

通常来看，运行中的暖通空调消耗了较高的总能量，严重时的暖通耗能经常占有60%或更高比例的建筑总体耗能。改进暖通系统，适时引入必要的节能技术，是电厂节能的要点所在。自控系统包含了较复杂的内部构架，节能技术应当渗透于各个流程以及环节。该系统全面与机组一起正式投入运行,总体说来运行效果良好,通过施行上述的节能措施,也取得了一定的成效,这也为发电机组的安全稳定运行提供了可靠保障。但是节能降耗工作,还需要更深入的开展下去,希望每个人都能行动起来,发挥群众的智慧,创造更多的节能降耗技术,为缓解我们面临的能源和环境的压力做一点事情。

参考文献

[1]颜求智，陈超，李松林，等.浅谈宁德电厂暖通自控系统节能技术的应用[J].仪器仪表用户，2012（05）：32-33+44.

[2]伍小亭.暖通空调系统节能设计思考[J].暖通空调，2012（07）：1-11.

[3]潘云钢.我国暖通空调自动控制系统的现状与发展[J].暖通空调，2012（11）：1-8.

[4]艾阳.论暖通空调系统在建筑节能中的技术应用[J].科技风，2012（07）：256.