元北石

（湖南省火電建設(shè)公司，湖南 株洲 412000）

隨著市場經(jīng)濟(jì)體制在我國的確立，電力行業(yè)體制的改革也逐漸深入。在這種背景下，加之電網(wǎng)商業(yè)化運(yùn)營、競價(jià)上網(wǎng)的需要，以及火電機(jī)組要適應(yīng)電網(wǎng)自動發(fā)電控制（AGC）的要求，火電廠熱工自動化系統(tǒng)技術(shù)改造已成為必然。

1 火力發(fā)電廠熱工自動化的概念

火力發(fā)電廠熱工自動化的主要概念是以火力發(fā)電過程中數(shù)據(jù)的測量、信息的處理、設(shè)備的自動控制、報(bào)警和自動保護(hù)為基礎(chǔ)，通過自動化系統(tǒng)的控制來達(dá)到無人操作的過程。在火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中為了使發(fā)電設(shè)備的安全有所保障，需要對設(shè)備進(jìn)行自動化控制，以避免重大事故的發(fā)生，同時(shí)也減少了一定的人力資源。一般的火電自動化系統(tǒng)都分為四個(gè)子系統(tǒng)，其中以自檢系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)為主。

2 我國火力發(fā)電廠熱工自動化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國火力發(fā)電廠的熱工自動化技術(shù)近年來得到了迅猛的發(fā)展，其核心技術(shù)Distributed Control System（DCS）更是被我國發(fā)電企業(yè)所應(yīng)用?，F(xiàn)將我國當(dāng)前火力發(fā)電廠熱工自動化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分述如下：

2.1 電氣控制納入DCS之中

分散控制系統(tǒng)DCS在被火電廠采用后，大大提高了汽輪機(jī)和鍋爐的控制水平，然而仍采用傳統(tǒng)的控制方式對單元機(jī)組進(jìn)行控制，將大量的模擬儀表光字牌和開關(guān)按鈕裝設(shè)在控制盤臺上，這就使得控制室內(nèi)與汽輪機(jī)和鍋爐的DCS控制顯得不協(xié)調(diào)，嚴(yán)重制約了火電廠自動化的發(fā)展。在電氣控制中將DCS納入范圍，其主要用于發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和主廠房內(nèi)的廠用電系統(tǒng)，它主要由發(fā)電機(jī)變壓器線路組、高壓啟動/備用變壓器、高壓廠用工作變壓器、低壓廠用工作變壓器、低壓廠用備用變壓器及低壓廠用工用變壓器等的控制和信號測量所組成。將DCS不斷納入保安電源系統(tǒng)、支流系統(tǒng)和不停電電源系統(tǒng)來進(jìn)行監(jiān)視。尤其在發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)、自動準(zhǔn)同期和廠用電快速切換等方面更要重點(diǎn)考慮DCS的納入。國際上已開始廣泛將DCS納入電氣控制，并得到了好評。在國內(nèi)，對于電氣控制DCS的納入也有成功的經(jīng)驗(yàn)。

2.2 FCS（Fieldbus Control System）得以廣泛應(yīng)用

某個(gè)局部的故障由于 DCS的納入而使其對整個(gè)系統(tǒng)的影響較小，再加上不斷成熟的各種軟硬件技術(shù)，大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，因此，自動控制系統(tǒng)逐漸以DCS為主流。但是，DCS也有不足之處，DCS不能實(shí)現(xiàn)上位機(jī)系統(tǒng)對現(xiàn)場儀表的信息要求，使得控制過程視野受到限制，上位機(jī)系統(tǒng)功能的發(fā)揮也受到制約，因此，要求在上位機(jī)與現(xiàn)場儀表進(jìn)行數(shù)字通信，隨之就出現(xiàn)了FCS。

2.3 智能控制應(yīng)用呈現(xiàn)增多趨勢

火電廠熱工控制理論經(jīng)歷了經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和現(xiàn)在的智能控制理論，歷時(shí)約50年。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展，變革了控制技術(shù)的工具，從而確保了智能控制順利實(shí)現(xiàn)。智能控制作為一種新的控制方法，它基本解決了非線性、大時(shí)滯、變結(jié)構(gòu)和無精確數(shù)學(xué)模型對象的控制問題。

3 加強(qiáng)自動化技術(shù)改造與安全系統(tǒng)的有效措施

DCS安全技術(shù)包括2個(gè)方面：①提高DCS可靠性，從源頭上減小DCS故障發(fā)生率，如提高DCS電磁兼容性、開發(fā)安全控制器等。為此，《火力發(fā)電廠熱工自動化安全技術(shù)指南》已進(jìn)一步提出一系列要求。②合理配置DCS及其后備監(jiān)控設(shè)備，減小DCS故障的影響程度。對于自動化技術(shù)改造的具體措施主要有：

首先，設(shè)備質(zhì)量是自動化改造工作成敗的關(guān)鍵，在選擇和購買設(shè)備或配件時(shí)，應(yīng)以質(zhì)量、可靠為前提，采用公開、公正和公平的招標(biāo)方式選取供貨商。招標(biāo)前要提出要求合理的技術(shù)規(guī)范書，制定合理的標(biāo)底，防止招標(biāo)中的不軌行為。招標(biāo)前對供貨商的資格審查很重要，選擇的供貨商要具備以下基本條件：具有合法資格證明；有成套設(shè)計(jì)供貨能力和業(yè)績；有健全的質(zhì)量保證體系；有相對穩(wěn)定的職工隊(duì)伍和售后服務(wù)力量。若電廠對DCS或其他控制設(shè)備的生產(chǎn)廠商和產(chǎn)品質(zhì)量不清楚時(shí)，可向咨詢機(jī)構(gòu)咨詢，再通過有目的的調(diào)查研究，選擇幾家廠商作為招標(biāo)對象。積極支持民族工業(yè)發(fā)展，優(yōu)先選用符合性能要求的國產(chǎn)化產(chǎn)品或在國內(nèi)有合作單位的產(chǎn)品，不僅可降低造價(jià)，而且有利于備品的供應(yīng)和廠家的售后服務(wù)。

其次，老機(jī)組自動化改造的目的是提高機(jī)組整體運(yùn)行水平。通過改造要做到降低煤耗、提高可用率、減少運(yùn)行人員，并能實(shí)現(xiàn)AGC和適應(yīng)調(diào)頻調(diào)峰要求。因此，老機(jī)組自動化改造工作不能獨(dú)立進(jìn)行，必須與主機(jī)、輔機(jī)的技術(shù)更新工作配合進(jìn)行。完善的自動化只能建立在可控性好的機(jī)組和可靠性高的自動化裝置基礎(chǔ)上，任何脫離主輔機(jī)改造的自動化改造都是難以取得實(shí)效的。

再次，自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)是測量元件、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，應(yīng)首先改造不能適應(yīng)工作要求的測量元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用性能好、質(zhì)量高的傳感器、變送器、開關(guān)儀表及執(zhí)行器。這里還應(yīng)特別注意與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連的閥門，它直接影響自動系統(tǒng)的改造效果。

此外，對老機(jī)組自動化改造必須進(jìn)行長遠(yuǎn)考慮，不能忽視設(shè)計(jì)的重要性，否則難以避免反復(fù)改造。老機(jī)組的主機(jī)經(jīng)改造后延長了繼續(xù)服役的年限，因此改造方案應(yīng)考慮機(jī)組繼續(xù)服役過程中不會再出現(xiàn)無法適應(yīng)新的運(yùn)行方式。無論在裝置選型和功能實(shí)現(xiàn)上都應(yīng)進(jìn)行全面、長遠(yuǎn)的考慮，提出合理的設(shè)計(jì)方案。對目前因技術(shù)問題或資金限制暫時(shí)不能實(shí)現(xiàn)的功能，可留待以后分階段實(shí)行，但在選擇DCS配置時(shí)應(yīng)留有可擴(kuò)展的余地，并考慮DCS的開放性，以便與其他廠家設(shè)備如PLC相連接，實(shí)現(xiàn)分步改造的方式，逐步擴(kuò)展完成整個(gè)機(jī)組的自動化改造。

4 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新，我國火力發(fā)電廠的技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展和完善。尤其是火力發(fā)電廠的熱工自動化技術(shù)，其控制系統(tǒng)DCS已經(jīng)發(fā)生了極大的改變，從控制范圍、控制結(jié)構(gòu)、總線技術(shù)、管理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)都為熱工自動化技術(shù)的發(fā)展注入了新的活動。相信將來的火電廠自動化技術(shù)將日臻完善，為電力的安全運(yùn)行提供強(qiáng)有力的保證。

1 李陽春、夏靜波.火電廠熱工自動化的發(fā)展和展望[J].電站系統(tǒng)工程，2003（6）

2 孫長生、馮國鋒.電力行業(yè)熱工自動化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展[J].自動化博覽，2008（4）

3 于金芳、劉濤.電廠熱工自動化技術(shù)分析[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2008（8）