CN104317282A - 一种工业冷端循环水优化节能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种工业冷端循环水优化节能控制系统，它包括信息采集系统、信息存贮系统、DCS中央控制系统、循化水系统、冷端补充水系统、冷端排污系统。信息采集系统可采集凝汽器装置、发电机冷却器、油冷器装置、冷却塔系统、循环水系统、补充水系统、排污系统、循环水水质的相关数据信息。DCS中央控制系统综合全面的对上述数据进行系列化的分析、诊断。本发明的工业冷端优化节能控制系统可以实现及时准确的控制冷端运行状态，可以实现及时全面的控制冷端运行状态，同时可实现大量的数据分析及远程数据传输及控制。
Description
技术领域
本发明属于工业冷端优化节能技术、自动化控制领域，具体来说是一种工业冷端循环水优化节能控制系统。
背景技术
随着工业市场竞争机制的进一步发展，降低运行成本、提高设备运行经济性己成为工业企业的当务之急。目前,国内外工业冷端循环水运行中的突出问题是冷端系统运行性能达不到设计值，严重影响了机组出力。由于冷端系统中的冷却塔出力不足、循环水系统不匹配、凝汽器漏空气和冷却管结垢等严重影响了系统真空。在热负荷、冷却水进水温度一定的条件下，要提高凝汽器的真空只能靠增加冷却水量，即要提高凝汽器的真空必须以增加循环水泵耗功费用和冷却水水资源使用费用的支出为代，因此,通过实现冷端系统的节能优化控制成为关键环节，而对于工业冷端循环水与火力发电厂冷端循环水来说，主要是在冷却端发生了变化，其余的相关系统变化不大，由于发电厂冷端节能优化控制特别具有代表性，下面就以火力发电厂配置相关系统进行说明。
火力发电厂冷端系统是由凝汽器、冷却塔、循环水泵、循环补水、排污系统及空气抽气系统等组成。按介质的换热过程冷端系统可划分为两个子系统和两台换热设备，它们是凝结水系统、循环水系统、凝汽器设备和冷却塔设备。
凝结水系统：汽轮机低压缸排汽及导入凝汽器的各种热疏水，它体现了冷端系统的负荷特性,是机组电负荷或热负荷的函数。凝汽流量、温度、压力；凝结水的温度、流量、过冷度、凝结水泵和升压泵耗功都影响了冷端系统的经济性。
循环水系统指组成循环水流动的管路和设备,循环水泵耗功、循环水泵的工作性能、循环水管路的阻力特性都能影响循环水流量，进而影响冷端系统经济性。
凝汽器是冷端系统的关键换热设备，而凝汽器压力则直接将放热设备与机组做功联系起来,
凝汽器压力的高低直接影响到机组的内功，循环水流量、凝汽器热负荷、冷却管结垢、真空系统的严密性程度、抽气器的工作状态、循环水的进口温度等都能影响凝汽器压力。
冷却塔是实现低温放热的最终设备，它能否将循环水热量及时释放到大气中去,是保证排汽压力稳定的重要环节，它通过出塔水温(即循环水入口水温) 影响凝汽器压力，进而影响冷端系统的经济性。大气的干球温度、湿度、大气压力、循环水流量、冷却塔填料特性、塔内部件的阻力系数、配水系统的工作状况等都能影响冷却塔的出塔水温。
本专利针对工业冷端循环水系统并以火电厂汽轮机组冷端的实际运行方式为例，从总体冷端循环水系统的角度出发，发明了一种基于热力学理论确定的凝汽器、冷油器、发电机冷却器和冷却塔最佳的循环水流量、排污量、补充水量综合性的控制工艺，并结合了该工艺在汽轮机组的冷端节能、信息采集、诊断方面的应用， 可以通过最优化控制实现工业冷端系统效果达到设备冷端的最佳优化节能状态。
发明内容
本发明提供了一种工业冷端循环水优化节能控制系统，它可以通过最优化控制实现电厂冷端效果达到机组冷端的最佳优化节能状态，有效的解决现行的冷端循环水系统难以达到最优运行状态的问题。
本发明实现上述目的采用以下技术方案：
一种工业冷端循环水优化节能控制系统包括信息采集系统、信息存贮系统、DCS中央控制系统、循化水系统、冷端补充水系统、冷端排污系统。
所述的信息采集系统采集设备的相关信息，并将信息传递至DCS中央控制系统，通过DCS中央控制系统控制循环水系统、冷端补水系统和冷端排污系统来使系统达到最佳运行状态。所述的信息采集系统可采集凝汽器装置、发电机冷却器、油冷器装置、冷却塔系统、循环水系统、补充水系统、排污系统、循环水水质的相关数据信息。
所述的信息采集系统采集凝汽器装置的信息包括排气量、真空泵抽气量、温度、湿度、压力、循环水量、真空度、凝结水流量、机组负荷等；信息采集系统采集上述凝汽器的相关信息并传递至DCS中央控制系统进行分析处理，然后DCS中央控制系统通过控制变频循环水泵和变频补水泵来控制循环水水量和循环水水质来使冷端系统达到最佳运行状态。
所述的信息采集系统采集冷却塔装置的信息包括流量、压力、温湿度、风量、风速、风向、液位、水质；信息采集系统采集上述冷却塔的相关信息并传递至DCS中央控制系统进行分析处理，然后DCS中央控制系统通过控制变频循环水泵、变频补水泵、自动排水阀门来控制循化水量、循环排污量、循环补水量、循环水质来使冷端系统达到最佳运行状态。
所述的信息采集系统采集冷油器和发电机冷却器的信息包括温度、压力、流量信息；信息采集系统采集上述冷油器个发电机冷却器的相关信息并传递至DCS中央控制系统进行分析处理，然后DCS中央控制系统通过控制变频循环水泵和变频补充水泵来控制循环水量、循环水质以达到冷端系统的最佳运行状态。
所述的DCS中央控制系统综合全面的对上述数据进行系列化的分析、诊断；实现正常运行状态下最优化冷端控制，最大限度地挖掘机组的节能潜力、一旦其中的相关参数发生变化，中央控制中心可以及时发现并计算出相关的控制方案。
本发明采用上述技术方案具有以下有益效果：
1）本发明的工业冷端优化节能控制系统可以实现及时准确的控制冷端运行状态，由于工业冷却循环水所涉及的环节比较多，而且冷却循环水管网还具有分散性、复杂性。传统的冷端循环水控制多采用常规的数据采集，通过人工分析后采用手动去控制循环水量的大小，这样一方面具有滞后性，另一方面，现在很多电厂很少采用变频循环控制，控制循环水的大小要么根据季节性采取多开一台泵和少开一台泵，要么采用控制循环管道上阀门来时控制水量，这样都是不经济和节能的。而本发明冷端优化节能控制系统，可以通过多面的数据采集及分析，及时的最优化的分析出最佳运行状态，并通过变频自动化控制来控制循环水量、冷端排污量、冷端补充水量，这样可以实现终端用水环节运行的水量、水温达到合理的运行状态，达到节能运行的目的。冷却循环水系统的运行优化控制，必须是数据采集和状态控制相互结合的过程，由于传统的控制系统和管网系统，无法实现数据采集和自动控制环节动态匹配的控制，必然造成运行过程的中的能源浪费。
2）本发明的工业冷端优化节能控制系统可以实现及时全面的控制冷端运行状态，传统的冷端控制状态中的凝汽器、冷却塔和循环水系统大多都是独立的系统，相互匹配和耦合的不全面，无法实现及准确的数据统一分析、诊断、控制。本发明的电厂冷端优化节能控制系统，可以对上述凝汽器、冷却塔和循环水系统其中还包括冷油器和发电机冷却器（以火电厂为例）装置进行全面的数据采集和系统分析，能够及时全面的比较分析，诊断出最优化节能控制方案，并能够及时全面的统一实现冷端控制。
3）传统的冷端控制无法实现大量的数据分析及远程数据传输及控制，本发明电厂冷端优化节能控制系统采用系列化的数据采集模块、数据分析、诊断模块、数据储存模块、DSC中央控制控制模块及网络化的远程信息传送功能模块，并结合现代化电脑显示界面、可以实现大量的数据分析及远程数据传输及控制，具有自动化控制程度高，信息传送方便，人性化控制等特点。
附图说明
图1为本发明的整体框架示意图。
图2为凝汽器装置的控制示意图。
图3为冷却塔装置的控制示意图。
图4为冷油器、发电机冷却器装置的控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示的一种工业冷端循化水优化节能控制系统包括信息采集系统、DCS中央控制系统、循化水系统、冷端补水系统、冷端排污系统。
所述的信息采集系统采集设备的相关信息，并将信息传递至DCS中央控制系统，通过DCS中央控制系统控制循化水系统、冷端补水系统和冷端排污系统来使系统达到最佳运行状态。所述的信息采集系统可采集凝汽器装置、发电机冷却器装置、油冷器装置、冷却塔系统、循环水系统、补充水系统、排污系统的信相关数据信息。
如图2所示的，信息采集系统采集凝汽器装置的信息包括进气量、排气量、温度、湿度、循环水量、压力、凝结水流量、真空泵抽气量、机组负荷；信息采集系统采集上述凝汽器的相关信息并传递至DCS中央控制系统进行分析处理，然后DCS中央控制系统通过控制变频循环水泵和变频补水泵来控制循环水水量和循环水水质来使冷端系统达到最佳运行状态。
如图3所示，信息采集系统采集冷却塔装置的信息包括流量、压力、温湿度、风量、风向、风速、液位、水质；信息采集系统采集上述冷却塔的相关信息并传递至DCS中央控制系统进行分析处理，然后DCS中央控制系统通过控制变频循环水泵、变频补水泵、自动排水阀门来控制循化水量、循环排水量、循环补水量、循环水质来使冷端系统达到最佳运行状态。
如图4所示，信息采集系统采集冷油器和发电机冷却器的信息包括温度、压力、流量信息；信息采集系统采集上述冷油器和发电机冷却器的相关信息并传递至DCS中央控制系统进行分析处理，然后DCS中央控制系统通过控制变频循环水泵和变频补充水泵来控制循环水量、循环水质以达到冷端系统的最佳运行状态。
本发明中，DCS中央控制系统综合全面的对上述数据进行系列化的分析、诊断，实现正常运行状态下最优化冷端控制，最大限度地挖掘机组的节能潜力、一旦其中的相关参数发生变化，中央控制中心可以及时发现并计算出相关的控制方案。
一般季节性的参数变化比较大，在一天中的参数变化比较小，但是同一天中晚上和中午的参数的变化也是比较大的，我们把一天24个小时分为12个时段，系统可以根据两个小时内的综合变化情况，分析出下一个时段的运行情况，并指导运行下个时段，这样可以避免手动或半自动操作造成的滞后性能源浪费，也可以避免频繁变更运行状态造成的设备损坏情况的发生。
本发明的工业冷端优化节能控制系统可以全面的对所涉及的运行参数进行采集，并能够根据实际状况进行及时实现在线控制，达到最优节能控制状态；所设置的信息采集装置全部采用进口及国内知名品牌、确保采集信息精确、可靠；全面实现真正意义上的循环水自动化变频控制、补充水自动化变频控制、循环排水自动化控制。其中，中央控制系统采用采用DCS控制模式，并实现数据储存、远程数据控制及传送。
Claims (5)
1.一种工业冷端循环水优化节能控制系统包括信息采集系统、信息存贮系统、DCS中央控制系统、循化水系统、冷端补充水系统、冷端排污系统，其特征在于：所述的信息采集系统采集设备的相关信息，并将信息传递至DCS中央控制系统，通过DCS中央控制系统控制循环水系统、冷端补水系统和冷端排污系统来使系统达到最佳运行状态；所述的信息采集系统可采集凝汽器装置、发电机冷却器、油冷器装置、冷却塔系统、循环水系统、补充水系统、排污系统、循环水水质的相关数据信息。
2.根据权利要求1所述的一种工业冷端循环水优化节能控制系统，其特征在于：所述的信息采集系统采集凝汽器装置的信息包括排气量、真空泵抽气量、温度、湿度、压力、循环水量、真空度、凝结水流量、机组负荷等；信息采集系统采集上述凝汽器的相关信息并传递至DCS中央控制系统进行分析处理，然后DCS中央控制系统通过控制变频循环水泵和变频补水泵来控制循环水水量和循环水水质来使冷端系统达到最佳运行状态。
3.根据权利要求1所述的一种工业冷端循环水优化节能控制系统，其特征在于：所述的信息采集系统采集冷却塔装置的信息包括流量、压力、温湿度、风量、风速、风向、液位、水质；信息采集系统采集上述冷却塔的相关信息并传递至DCS中央控制系统进行分析处理，然后DCS中央控制系统通过控制变频循环水泵、变频补水泵、自动排水阀门来控制循化水量、循环排污量、循环补水量、循环水质来使冷端系统达到最佳运行状态。
4.根据权利要求1所述的一种工业冷端循环水优化节能控制系统，其特征在于：所述的信息采集系统采集冷油器和发电机冷却器的信息包括温度、压力、流量信息；信息采集系统采集上述冷油器个发电机冷却器的相关信息并传递至DCS中央控制系统进行分析处理，然后DCS中央控制系统通过控制变频循环水泵和变频补充水泵来控制循环水量、循环水质以达到冷端系统的最佳运行状态。
5.根据权利要求1所述的一种工业冷端循环水优化节能控制系统，其特征在于：所述的DCS中央控制系统综合全面的对上述数据进行系列化的分析、诊断；实现正常运行状态下最优化冷端控制，最大限度地挖掘机组的节能潜力、一旦其中的相关参数发生变化，中央控制中心可以及时发现并计算出相关的控制方案。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150128 |