汪釗

【摘 要】 就火電站單機容量來看，在建國初期僅有50MW，通過分別設(shè)置就地控制盤來實現(xiàn)對鍋爐以及其他汽機的控制。經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，今天我國的火力發(fā)電廠自動化技術(shù)水平已經(jīng)達到了一個新的高度，有助于提供更加可靠的安全保障和經(jīng)濟效益。由此，本文主要就我國火力發(fā)電廠自動化技術(shù)的發(fā)展進行分析，結(jié)合實際情況，進一步對未來發(fā)展前景做出預測，提出相應的看法，以求更好的推動我國火力發(fā)電廠自動化技術(shù)水平。

【關(guān)鍵詞】 火力發(fā)電廠 自動化技術(shù) 發(fā)展前景 熱工自動化

我國自從改革開放以來，經(jīng)濟發(fā)展水平顯著提升，經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，用電量急劇增加，這就為火力發(fā)電廠建設(shè)和發(fā)展提出了更高的要求。尤其是在當前科學技術(shù)水平快速發(fā)展背景下，先進的自動化技術(shù)被廣泛應用在火力發(fā)電廠中，促使火電廠自動化技術(shù)獲得了前所未有的進步和發(fā)展。就當前我國火力發(fā)電廠自動化技術(shù)應用現(xiàn)狀來看，發(fā)電機組運行管理和監(jiān)控保護發(fā)生了顯著的變化，創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟效益和安全保障，有助于推動我國火力發(fā)電廠長遠發(fā)展。由此看來，加強我國火力發(fā)電廠自動化技術(shù)的發(fā)展和前景展望研究是十分有必要的，對于后續(xù)理論研究和實踐工作開展具有一定參考價值。

1 火電站的自動化系統(tǒng)

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，科學技術(shù)水平顯著提高，我國的動力基地生產(chǎn)制造能力隨之提高，獲得了前所未有的發(fā)展前景。為了能夠更好的適應我國經(jīng)濟發(fā)展水平，我國的火電機組經(jīng)歷了從小容量到大容量，控制保護系統(tǒng)從簡單到更加復雜的過程。早在上個世紀八十年代，我國機械工業(yè)部就引進了300MW和600MW的考核機組生產(chǎn)制造技術(shù)，并且為熱控系統(tǒng)設(shè)計提出了新的分塊控制模式。

1.1 機、爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

機、爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是當前火電站運行的主控系統(tǒng)，單元制機組的鍋爐和汽機之間存在密切的聯(lián)系，是不可分割的，由機、爐共同承擔著電網(wǎng)的供電量控制工作，確保風電機組運行壓力穩(wěn)定。也就是要求由一個統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，對機、爐進行控制，確保機、爐兩側(cè)的變化情況能夠降低到最小值，盡可能的減少兩者相互影響的數(shù)值，優(yōu)化參數(shù)控制[1]。

1.2 爐膛安全保護系統(tǒng)

爐膛安全保護系統(tǒng)則是火焰監(jiān)測和燃燒器管理，通過邏輯聯(lián)系實現(xiàn)對系統(tǒng)的壓力保護和吹掃保護等。爐膛安全保護系統(tǒng)可以根據(jù)不同的鍋爐爐型以及煤炭種類來確定合理的保護邏輯條件，這種設(shè)置主要是為了防止由于邏輯保護條件設(shè)置不合理出現(xiàn)預警信號誤報現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而影響到鍋爐安全運行出現(xiàn)爆炸事故。這種邏輯連鎖和控制裝置經(jīng)過不斷的完善和創(chuàng)新，逐漸從最原始的繼電器或者固態(tài)元件基礎(chǔ)進一步演化成為可編程的邏輯控制器，應用了更加先進的技術(shù)，保證邏輯控制的安全可靠性。相應的編輯軟件則是采用梯形圖編制，主要是為了便于后續(xù)修改控制流程[2]?；鹧姹O(jiān)測正確與否直接影響到后續(xù)工作的有序開展，我國上海交通大學追趕國際腳步，采用傳像光纖和CCD開發(fā)研究出來智能鍋爐燃燒火焰檢測裝置，能夠有效避免由于煤炭種類的不同引起的燃點變化，從而造成火焰檢測出現(xiàn)誤報現(xiàn)象，有助于更為合理有效的了解到燃燒器火焰情況，還可以借助彩色圖像對燃燒器燃燒情況更加直觀的了解，以此來提升燃燒效率，降低能源損耗。

1.3 汽機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)

汽機控制系統(tǒng)最初是采用液壓調(diào)速系統(tǒng)，但是隨著電器元件和控制設(shè)備可靠性的不斷提高，進一步提出采用高壓抗燃油伺服機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對汽機轉(zhuǎn)速、壓力和電功率的回路控制，做好閥門管理，豐富系統(tǒng)功能。對汽輪發(fā)電機組的控制從最初的盤車開始，逐漸從沖轉(zhuǎn)、暖機、加速、增加負荷直到汽機正常運行，接受電網(wǎng)的調(diào)度控制。更為重要的是，在確保電氣機組正常運行的前提下，還應該盡可能的延長機組使用壽命，這樣才能讓機組創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益[3]。

我國最初的汽機控制同樣是應用液壓控制系統(tǒng)，在逐步發(fā)展和完善中，逐漸發(fā)展為模擬電調(diào)和數(shù)字電調(diào)，主要是借助模擬控制儀表和電子計算機得以實現(xiàn)，伴隨著科學技術(shù)水平的不斷發(fā)展，應用更加先進的技術(shù)為機組運行提供了更加安全可靠的保障。在上個世紀八十年代以來，我國先后進口了30套300MW的火電機組，采用川電調(diào)的控制系統(tǒng)，具備機、爐協(xié)調(diào)控制功能，機組自啟動功能，運行參數(shù)顯示和報警功能等等。國產(chǎn)的早期數(shù)字電調(diào)系統(tǒng)主要是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，無論是硬件還是軟件配置不具備通用性特點，所以在后續(xù)維護和檢修工作開展中存在一系列的困難和阻礙。為了能夠有效解決此類問題，相關(guān)數(shù)字電調(diào)廠商開始不斷優(yōu)化系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)，在一定程度上顯著提高了軟件透明度，能夠有效提高產(chǎn)品的應用范圍，同時還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，有助于更為合理的配置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。

1.4 計算機數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)

計算機數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)主要是為后續(xù)調(diào)試人員機組調(diào)試提供數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)工作開展提供參考依據(jù)。該系統(tǒng)具備告訴數(shù)據(jù)輸入輸出、性能計算、歷史數(shù)據(jù)調(diào)用、參數(shù)顯示以及警報等等。計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)最初引進我國是在上個世紀八十年代，由于當時我國的科學技術(shù)水平不高、計算機運行速度慢，所以更多的是應用在數(shù)據(jù)計算和分析中，很容易受到客觀影響出現(xiàn)配置不合理的問題，同時不具備多任務管理的功能，無法實現(xiàn)多任務同時操作，數(shù)據(jù)處理效率不高。

經(jīng)過大量計算機應用實踐，逐漸培養(yǎng)了一批高素質(zhì)、高水平的技術(shù)人員隊伍，并且形成了較為完善的計算機應用管理制度，技術(shù)水平有了顯著提升。當前，我國火電機組中開始廣泛應用以后總高檔工控微機和DAS，并且實現(xiàn)了硬件和軟件配置的優(yōu)化升級，采用更加人性化的中文互動界面，有助于操作人員更加便捷的操作系統(tǒng)，實現(xiàn)對系統(tǒng)故障的自我診斷和修復功能，更容易被火力發(fā)電廠工作人員所接受，后續(xù)維修也更加便利。但是伴隨著微積分散控制系統(tǒng)DCS的出現(xiàn)，原本單純的DCS系統(tǒng)市場受到了嚴重的影響，我國的DAS產(chǎn)業(yè)為了迎合時代發(fā)展需要，謀求長遠發(fā)展，不斷優(yōu)化和豐富系統(tǒng)功能，系統(tǒng)可靠性有了顯著提升，逐漸朝著微型化和智能化方向發(fā)展。

1.5 火電機組仿真裝置

就當前我國的火電站仿真裝置設(shè)置來看，主要是在上個實際70年代由清華大學研制，主要是應用在200MW機組技術(shù)人員培訓工作中，隨后經(jīng)過技術(shù)的不斷完善和創(chuàng)新，逐漸引入300MW的機組仿真裝置。我國對于電力部門對于火電機組重視程度較高，投入資金力度不斷增加，在大型火電機組仿真培訓裝置研發(fā)中取得了較為可觀的成效。

火電機組的仿真裝置內(nèi)容主要包括對正常機組運行情況和事故工況下的機組啟動、停止等過程，通過仿真裝置來訓練發(fā)電機組運行人員綜合能力，一旦出現(xiàn)故障問題造成機組停止運行能夠憑借自身經(jīng)驗和技術(shù)水平進行判斷，做出更加正確的分析，提高事故處理能力；同時還可以對多種運行方式模擬實驗，尋求更為合理的運行方式，節(jié)省大量時間精力和成本；通過對不同系統(tǒng)控制方式的仿真試驗，尋求最佳的控制方式。當前我國生產(chǎn)的仿真裝置主要是以培訓運行人員實際故障問題處理能力，同樣在相配套的軟件設(shè)計中，期望不斷提高仿真裝置的實時性和逼真度，從而進一步擴大產(chǎn)品適應范圍，為我國的火力發(fā)電廠發(fā)展提供更加安全可靠的保障。

2 火力發(fā)電廠自動化技術(shù)發(fā)展前景

我國的多數(shù)大型火電廠開始廣泛應用DCS，自動化技術(shù)投入比例逐漸升高，所取得的效果也十分明顯。可以說，DCS等先進的控制系統(tǒng)對于大型火電廠而言已經(jīng)是必不可少的部分，很多火電廠的熱控系統(tǒng)投入率甚至高達92%以上。DCS在電廠自動化水平提高基礎(chǔ)上，有助于為發(fā)電機組安全運行提供更加堅實的保障，受到更多電廠管理人員和運行人員的支持和接受。此外，自動化系統(tǒng)為火力發(fā)電廠帶來的經(jīng)濟效益是十分明顯的，能夠有效降低煤炭能源消耗，減少氣壓波動問題，一旦出現(xiàn)故障問題能夠自動停止運行，發(fā)出預警，及時有效的解決故障問題，可以有效延長發(fā)電機組使用壽命。在未來發(fā)展中，火力發(fā)電廠的自動化技術(shù)將逐漸實現(xiàn)爐、機、電控制一體化，機組的整組啟動，并應用先進信息技術(shù)構(gòu)建信息管理系統(tǒng)，促使我國火力發(fā)電廠朝著更加現(xiàn)代化智能方向發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著科學技術(shù)水平的進步，火力發(fā)電廠面臨著嚴峻的市場考驗，應用先進技術(shù)朝著自動化方向發(fā)展，對于我國經(jīng)濟持續(xù)增長具有十分重要的促進作用，應該予以高度重視。

參考文獻：

[1]佟隆磊，聶永云.淺談我國火力發(fā)電廠自動化技術(shù)的發(fā)展以及前景展望[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，32（23）：6130-6131.

[2]趙楊，丁寶峰，杜翠女等.淺談電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新與應用[J].硅谷，2011，22（3）：93-94.

[3]王長軍.電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應用分析[J].科技資訊，2014，11（32）：90-90，92.