朱堯堯

摘要：隨著市場(chǎng)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(jìng)價(jià)上網(wǎng)的需要，以及火電機(jī)組要適應(yīng)電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）的要求，火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)改造已成為必然。

關(guān)鍵詞：火電廠;熱工自動(dòng)化;DCS;FCS

1、火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化的概念

火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化的主要概念是以火力發(fā)電過程中數(shù)據(jù)的測(cè)量、信息的處理、設(shè)備的自動(dòng)控制、報(bào)警和自動(dòng)保護(hù)為基礎(chǔ)，通過自動(dòng)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(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

自動(dòng)化是現(xiàn)階段各企業(yè)單位發(fā)展探索的主要方向。在電力企業(yè)中，熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用為店里事業(yè)提供了有效的發(fā)展平臺(tái)，是在火力發(fā)電的道路中慢慢發(fā)展而來的。熱工自動(dòng)化在目前主要包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)保護(hù)四個(gè)方面。⑴自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)檢測(cè)是熱力過程中溫度、壓力、流量、成份和液位等熱工參數(shù)的測(cè)量是采用自動(dòng)化儀表獨(dú)立完成，不需要工作人員直接參與控制之中。自動(dòng)檢測(cè)的應(yīng)用可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)火電廠工作中存在的各種不足和問題，并且對(duì)火電廠機(jī)組的運(yùn)行情況及時(shí)調(diào)整。⑵自動(dòng)控制是應(yīng)用自動(dòng)控制裝置視線火電廠機(jī)組中某些過程和設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行和調(diào)節(jié)，確保機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。⑶自動(dòng)報(bào)警指的是在無人控制的情況下對(duì)機(jī)組運(yùn)行中偏離參數(shù)控制情況下提示工作人員進(jìn)行調(diào)整和糾正，以便發(fā)生重大的故障和事故。⑷自動(dòng)保護(hù)是熱工參數(shù)超過限定值或者相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行條件無法滿足設(shè)計(jì)要求的時(shí)候應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行自我修復(fù)和控制，或者采取終止工作，避免事故的擴(kuò)大和損傷。

目前，我國在火力發(fā)電加強(qiáng)了技術(shù)改革，現(xiàn)階段的火電廠熱動(dòng)自動(dòng)化已經(jīng)得到了很大的發(fā)展。從自動(dòng)裝置看，組裝儀表已經(jīng)向現(xiàn)在的數(shù)字儀表發(fā)展，系統(tǒng)控制設(shè)備也提升到了新的檔次，一些機(jī)組有專門的小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)督和控制，配以CRT顯示，監(jiān)控水平較以前大大提高;在局部應(yīng)用控制與熱工保護(hù)方面都取得了良好的效果;協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的采用是大型火電機(jī)組控制系統(tǒng)發(fā)展的另一重要特點(diǎn)，我國的大型發(fā)電機(jī)組和引進(jìn)的發(fā)電機(jī)組都使用了注意控制系統(tǒng)。這一系列的進(jìn)步都使我國的電廠熱工自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的高速發(fā)展。

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(duì)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(tái)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(dòng)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?jī)?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?jiǎn)?dòng)/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(hào)測(cè)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(lì)磁系統(tǒng)、自動(dòng)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(píng)。在國內(nèi)，對(duì)于電氣控制DCS的納入也有成功的經(jīng)驗(yàn)。

2.2FCS（FieldbusControlSystem）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(duì)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(dòng)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(shì)

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(duì)象的控制問題。

3、加強(qiáng)自動(dòng)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(dòng)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(duì)于自動(dòng)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(dòng)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(duì)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(jī);有健全的質(zhì)量保證體系;有相對(duì)穩(wěn)定的職工隊(duì)伍和售后服務(wù)力量。若電廠對(duì)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)化只能建立在可控性好的機(jī)組和可靠性高的自動(dòng)化裝置基礎(chǔ)上，任何脫離主輔機(jī)改造的自動(dòng)化改造都是難以取得實(shí)效的。

再次，自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)是測(cè)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(cè)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(dòng)系統(tǒng)的改造效果。

此外，對(duì)老機(jī)組自動(dòng)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(huì)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)化技術(shù)的發(fā)展注入了新的活動(dòng)。相信將來的火電廠自動(dòng)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。

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（作者單位：山東電力建設(shè)第三工程有限公司）