1. Қазіргі заманғы электр станциялары үшін термиялық энергия өндіру мен тұтыну арасындағы баланстың маңызы
Термиялық электр станциялары ғаламдық электр желілерінің негізгі тұрақты қуат көзі болып қала береді. Қайта жаңартылатын энергияның кеңеюі термиялық қондырғыларды жиі шыңдық реттеуге мәжбүр етеді. Энергия тұтыну мен қуат шығару арасындағы сәйкессіздік негізгі эксплуатациялық қиындыққа айналады. Дәстүрлі қолмен басқару динамикалық жүктемелерді нақты уақытта басқара алмайды. Энергияның тең бөлінбеуі отынның ысырап болуына және желінің тұрақсыздығына әкеледі. Өнеркәсіптік автоматтандыру бұл мәселені интеллектуалды DCS басқару жүйелері арқылы шешеді. Дәл DCS реттеуі энергия енгізу мен қуат шығару арасындағы оңтайлы қатынасты қамтамасыз етеді. Бұл зауыттың экономикалық тиімділігін, тұрақтылығын және төмен көміртекті көрсеткіштерін бір уақытта жақсартады.
2. Энергия қатынасының теңгерімсіздігінен туындайтын практикалық эксплуатациялық тәуекелдер
Көптеген ескі термиялық қондырғылар бекітілген жұмыс параметрлерін қолданады. Қазандықтың жануы, бу беру және электр өндіру арасында динамикалық байланыс жоқ. Артық отын енгізу артық жылу тудырады, бірақ қуат шығыны сәйкес келмейді. Ауа мен отынның жеткіліксіз қатынасы жану тиімділігін төмендетіп, NOx шығарындыларын арттырады. Қосалқы жабдықтардың бос жүруі қосалқы қуат тұтынуын жасырын түрде көбейтеді. Өндірістік деректер бойынша оңтайландырылмаған қондырғылар жыл сайын 2-5% стандартты көмірді ысырап етеді. Параметрлердің жиі ауытқуы жоспарланбаған тоқтатулардың ықтималдығын арттырады. Бұл кемшіліктер дәстүрлі термиялық электр станцияларының желіге икемді бейімделуін шектейді.
3. Динамикалық энергия балансын реттеу үшін инновациялық DCS басқару логикасы
Қазіргі заманғы оңтайландырылған DCS ескірген статикалық бекітілген мәнді басқару режимдерін қолданбайды. Ол MPC (модельдік алдын ала басқару) және бұлыңғыр алгоритмдерді оңтайландыруды пайдаланады. Жүйе термиялық жүйенің барлық түйіндерінің толық өлшемді деректерін қабылдайды. Ол отын ағынын, түтін газындағы оттегі мөлшерін және турбина жүктемесін нақты уақытта бақылайды. DCS энергия енгізуді нақты уақыттағы желі жүктемесіне автоматты түрде сәйкестендіреді. Ол екінші реттік ауаның таралуы мен бу клапандарының байланысын синхронды реттейді. Сонымен қатар, интеллектуалды жоспарлау арқылы қосалқы машиналардың жұмыс қуатын азайтады. Бұл жабық циклді басқару тұтыну мен шығару арасындағы динамикалық тепе-теңдікті жүзеге асырады.
4. Оңтайландырылған DCS шешімдерінің негізгі өнеркәсіптік автоматтандыру артықшылықтары
DCS үлкен көлемді термиялық жүйелерде бір функциялы PLC-ден ерекшеленеді. Ол таралған көп түйінді бірлескен басқару мен үлкен деректерді талдауды қолдайды. Бұлттық және шеткі интеграцияланған DCS қашықтан реттеу мүмкіндігін арттырады. Ол жүктеме жауап беру уақытын қысқартып, адам араласуын азайтады. Интеллектуалды алгоритмдердің өзін-өзі үйренуі көмір сапасының өзгермелі жағдайларына бейімделеді. Ол басқару параметрлерін автоматты түрде түзетіп, қолмен реттеудің кешігуін болдырмайды. Бұл автоматтандыру жаңартуы қондырғының эксплуатациялық сенімділігін түбегейлі жақсартады.
5. Нақты деректермен расталған инженерлік жағдайлар
1-жағдай: Қытайдағы Banji электр станциясы 1000 МВт ультра-суперкритикалық қондырғыда әлемдегі алғашқы бұлт негізіндегі DCS жүйесін енгізді. Қазандық-турбина энергиясын басқару логикасы мен динамикалық ауа-отын қатынасын оңтайландырғаннан кейін, қондырғының көмір тұтынуы 261,4 г/кВт·сағ деңгейіне төмендеп, саладағы үздік көрсеткішке жетті. Зауыт жыл сайын 150 000 тонна CO₂ шығарындыларын азайтады.
2-жағдай: Ел ішіндегі 600 МВт термиялық қондырғы MPC негізіндегі DCS алдын ала басқаруын бұлыңғыр модульдермен біріктіріп қолданды. Терең шыңдық реттеу кезінде қондырғының жүктеме жауап беру жылдамдығы 33%-ға артты, қуат беру көмір тұтынуы 1,2 г/кВт·сағ-қа төмендеді, ал жоспарланбаған тоқтатулар саны жылына 75%-ға азайды.
3-жағдай: Солтүстік электр станциясы DCS қосалқы машиналар байланыс стратегиясын оңтайландырып, желдеткіштер мен сорғыларға интеллектуалды VFD басқаруын енгізді. Жаңартудан кейін қосалқы қуат тұтыну деңгейі 5,1%-дан 3,9%-ға төмендеп, жыл сайын 3 миллионнан астам кВт·сағ электр энергиясы үнемделді.
6. Стандартталған DCS энергия балансын оңтайландыру шешімдері сценарийлері
Өзгермелі жүктемедегі шыңдық реттеу сценарийі: DCS жиі жүктеме ауысуларында өзін-өзі бейімдейтін параметрлерді сәйкестендіруді қолданады, артық энергия енгізуден сақтайды және көмір тұтынудың ауытқу ауқымын азайтады.
Өзгермелі көмір сапасындағы жану сценарийі: Интеллектуалды DCS нақты уақыттағы деректерді талдау арқылы көмір сапасының өзгерістерін анықтап, жану параметрлерін оңтайландырады, энергияны тиімді түрлендіру деңгейін сақтайды.
Төмен жүктемедегі тұрақты жұмыс сценарийі: DCS минималды тұрақты жану шекті параметрлерін оңтайландырып, энергия балансын қамтамасыз ете отырып, қондырғының қауіпсіз жұмысын қамтамасыз етеді.
Автор: Фанг Зекай, кәсіби инженер – ғаламдық мұнай және газ салаларына арналған процесті автоматтандыру және басқару жүйелері.
