焦萬輝

【摘 要】火電廠是我國目前較為重要的供電企業(yè)，在電能供給中占有重要位置，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，火電廠熱工自動化也得到了快速的發(fā)展，熱工自動化裝置已然成為了大型發(fā)電機組的重要組成部分?；痣姀S熱工自動化能夠有效保障發(fā)電安全，提高工作效率與機組的經(jīng)濟性，這對于火電廠發(fā)電有著重要意義。

【關(guān)鍵詞】火電廠；熱工自動化；DCS

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，火電廠熱工自動化技術(shù)隨之得到快速發(fā)展。尤其熱工自動化裝置已成為大型發(fā)電機組中非常重要組成部分，并且其自動化程度也作為衡量現(xiàn)代化企業(yè)水平的一個重要標(biāo)志。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展的同時人民生活水平的也在不斷提高，火電廠的發(fā)電機組由中小容量發(fā)展到大容量、高參數(shù)發(fā)展到單元機組，電力工業(yè)也隨著進(jìn)人大電網(wǎng)、大機組、高度自動化的時代。

一、火電廠熱工自動化現(xiàn)狀

當(dāng)前我國大部分的火電機組都是采用DCS程控系統(tǒng)，而隨著近幾年科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，DCS系統(tǒng)的應(yīng)用也愈加廣泛，火電廠熱工自動化極大程度地方便了技術(shù)人員的操作，提高了發(fā)電的效率與安全性。就我國當(dāng)前火電廠熱工自動化現(xiàn)狀來看，熱工自動化主要體現(xiàn)在自動檢測、自動控制、自動報警與自動保護(hù)四個方面。DCS系統(tǒng)通過監(jiān)控整個過程的壓力、溫度與流量等熱力學(xué)參數(shù)，能夠有效監(jiān)督火電廠的運行情況，同時為后期的自動控制、事故分析與經(jīng)濟核算提供依據(jù)。此外系統(tǒng)中的自動控制裝置能夠有效調(diào)節(jié)電廠熱工自動化生產(chǎn)過程中的設(shè)備運行，確?；痣姀S機組的穩(wěn)定運行。同時DCS系統(tǒng)在進(jìn)行自動檢測時如果發(fā)現(xiàn)熱工參數(shù)出現(xiàn)異常，將發(fā)出信號報警，提醒相關(guān)人員及時處理異常情況。在熱工參數(shù)出現(xiàn)異?；蚴窍嚓P(guān)設(shè)備運行出現(xiàn)故障時，需要暫停設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，避免因設(shè)備運行故障而引起安全事故。

二、熱工自動化系統(tǒng)的構(gòu)成

1、DCS系統(tǒng)。把單元機組電氣發(fā)變組和高、低壓廠用的電源系統(tǒng)都納入到DCS的監(jiān)控中去，并且煙氣脫硝系統(tǒng)及汽機旁路系統(tǒng)的監(jiān)控也納入到機組DCS中去?？梢栽趦膳_機組的DCS中間設(shè)置一個公用的網(wǎng)絡(luò)，與兩臺機組DCS的數(shù)據(jù)總線通過網(wǎng)橋聯(lián)接廠用電公用系統(tǒng)、空壓機房、燃油泵房等公用系統(tǒng)，從而接入DCS公用網(wǎng)絡(luò)。公用網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)DCS供貨商的經(jīng)驗，來單獨設(shè)置操作員站，或者通過單元機組的操作員來對公用系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控。

2、輔助系統(tǒng)集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。所謂輔助系統(tǒng)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，主要是采用可編程的控制器PLC+交換機+人機接口的方式，來在一定程度上滿足調(diào)試、安裝和初期運行過渡的要求，并且按照“ 水、煤、灰”這三個點來設(shè)置調(diào)試的終端，隨著各種輔助系統(tǒng)的運行，監(jiān)控系統(tǒng)就逐漸由地系的監(jiān)控變成控制室的集中監(jiān)控，實現(xiàn)全自動的監(jiān)控系統(tǒng)。

3、煙氣脫硫系統(tǒng)。煙氣脫硫系統(tǒng)的控制點，主要根據(jù)工程的具體情況和業(yè)主的管理模式的喜好來決定，可以和除灰系統(tǒng)合并設(shè)置在電除塵控制室或除灰控制室，或與輸煤系統(tǒng)合并設(shè)置控制室。煙氣脫硫控制系統(tǒng)主要采用的是PLC和FGD2DCS來進(jìn)行實現(xiàn)的，通過FGD2DCS/PLC的LCD及其鍵盤，并運用地監(jiān)視和控制實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)設(shè)備的啟、停和正常運行時的監(jiān)控。煙氣脫硫系統(tǒng)的監(jiān)視、報警等都是通過機組和硬接線盒機組DCS進(jìn)行有效的連接，從而保證了機組能夠正常的運行。

三、火電廠熱工自動化新進(jìn)展

1、電氣控制正納入DCS。分散控制系統(tǒng)DCS 在被火電廠采用后，大大提高了汽輪機和鍋爐的控制水平，然而仍然采用傳統(tǒng)的控制方式對單元機組進(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)與汽輪機和鍋爐的DCS 控制顯得很不協(xié)調(diào)，嚴(yán)重制約了火電廠自動化的發(fā)展。在電氣控制中對DCS 的納入范圍，其主要是用于發(fā)電機系統(tǒng)和主廠房內(nèi)的廠用電系統(tǒng)，它主要由發(fā)電機變壓器線路組、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考慮DCS 的納入。在國內(nèi)對于電氣控制DCS 的納入也有成功的經(jīng)驗。

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

3、智能控制應(yīng)用增多?；痣姀S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，該理論是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)而建立起來的頻率特性、根軌跡等圖解解析設(shè)計方法，非常利于單輸入和單輸出系統(tǒng)，到目前為止仍然被廣泛采用。然而，系統(tǒng)內(nèi)部的變量在傳遞函數(shù)的方式下不能對其進(jìn)行描述，而且初始條件影響也被忽略掉，因此，系統(tǒng)所有信息不能被全部包括在傳遞函數(shù)描述內(nèi)。智能控制理論的提出，不僅滿足了大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)控制的需要，并成為一種運用高度發(fā)展的計算機技術(shù)的控制方法。計算機的出現(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現(xiàn)。智能控制作為一種全新的控制方法，它非線性、大時滯、變結(jié)構(gòu)和無精確數(shù)學(xué)模型對象的控制問題得到基本解決。

四、電力行業(yè)熱工自動化系統(tǒng)的未來發(fā)展動向及前景

隨著社會的發(fā)展，人們的環(huán)保意識也越來越強，同時國家也不斷重視各工業(yè)企業(yè)實際發(fā)展進(jìn)程中對環(huán)境的影響?；痣姀S未來熱工自動化的一個重要研究方向就是把模擬量控制系統(tǒng)的實際調(diào)節(jié)范圍與各項品質(zhì)指標(biāo)逐步提高。雖然現(xiàn)在已經(jīng)研究出了很多先進(jìn)技術(shù)，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、狀態(tài)預(yù)測等，但他們還不完善，在電廠中實際應(yīng)用的也不是很多，隨著未來我國電力行業(yè)各項競爭的不斷激烈，我們必須重視這些技術(shù)的應(yīng)用研究，讓它們真正服務(wù)于我國的電力建設(shè)。單機方式運行是當(dāng)前我國AGC 機組主要的運行方式，基于電網(wǎng)負(fù)荷存在變化頻率，變荷狀態(tài)成為了AGC 機組的常出狀態(tài)，這就要求對鍋爐的實際蒸汽壓力與溫度要不斷進(jìn)行改變，增加了各設(shè)備的操作量，這樣操作必然會嚴(yán)重影響到機組的使用壽命。隨著電力市場競爭的日益激勵，當(dāng)前各電廠都在努力降低自身發(fā)電成本，并且在最大限度的延長機組使用壽命，為此，我們可在電廠中配備分配全廠負(fù)荷的系統(tǒng)，通過電網(wǎng)調(diào)度部門全廠負(fù)荷指令的下發(fā)，借助全廠的負(fù)荷分配系統(tǒng)，綜合分析各機組的實際煤耗特性，科學(xué)，合理的安排各機組的運行，最大限度的降低全廠的發(fā)電煤耗成本，進(jìn)而促進(jìn)電廠發(fā)電成本的降低。相信隨著電廠科技的發(fā)展，全廠負(fù)荷分配方式將會逐步取代單機AGC 方式。

總之，熱工自動化裝置作為大型發(fā)電機組中至關(guān)重要的組成部分，其自動化技術(shù)也成為目前全球發(fā)展最快、生命力最旺盛的技術(shù)和生產(chǎn)力之一，使得國際上大多數(shù)先進(jìn)國家都對此投入大量資金，以此確保在激烈的競爭中占有一席之地。自動化技術(shù)對于電力工業(yè)如此重要，因此，要求我國從事火電廠熱工自動化的技術(shù)人員在提升自身素質(zhì)和技能的同時，也要密切關(guān)注國內(nèi)外自動化技術(shù)的最新進(jìn)展，以推動我國火電廠熱工自動化的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 侯樹文，陳燕.淺談大型火電廠熱工自動化水平的探討[J].華東電力，2017（11）.

（作者單位：赤峰熱電廠有限責(zé)任公司）