宋曉峰 黃明明

摘 要：本文對火電廠熱工自動化的基本概念、發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)特征等內(nèi)容進行了簡要分析，深入探究了熱工自動化的安全配置狀況，重點闡述火電廠熱工自動化技術(shù)改造方法，以此增強火電廠發(fā)電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性與安全性。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)十分發(fā)達普及，將熱工自動化安全要求與自動化、智能化等技術(shù)相結(jié)合，能夠有效提高信息處理效率、增強測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有利于規(guī)避安全事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：火電廠;安全技術(shù);熱工自動化

中圖分類號：TM621 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）19-0145-02

0 引言

我國電力事業(yè)在各項先進技術(shù)的支持下得到快速發(fā)展，但由于經(jīng)濟水平與生活水平相較于過去有所提高，故而機組容量不斷增大。為了在滿足用戶用電需求的基礎(chǔ)上不斷提升火電廠熱工自動化程度，企業(yè)應(yīng)結(jié)合實際情況適當(dāng)擴大監(jiān)控范圍，發(fā)揮自動化技術(shù)與智能化技術(shù)優(yōu)勢，提高火電機組運行的經(jīng)濟性與安全性。

1 火電廠熱工自動化概述

1.1 基本概念

火電廠熱工自動化是指以熱功率測量、自動控制、信息處理、故障報警、自動保護等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)實現(xiàn)無人操作的控制過程。在火電廠整體工作環(huán)節(jié)中充分發(fā)揮熱工自動化技術(shù)的應(yīng)用價值，有利于增強發(fā)電設(shè)備的安全性，對規(guī)避重大安全事故具有積極影響，因此發(fā)電企業(yè)必須重視改造熱工自動化技術(shù)的必要性。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

我國火電廠自動化技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的支持下得到快速發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)、可視化技術(shù)、計算機技術(shù)、智能化技術(shù)與自動化技術(shù)等被廣泛應(yīng)用于安全技術(shù)改造中，不僅提高了發(fā)電質(zhì)量與效率，還增強了通信接口的識別與數(shù)據(jù)共享管理能力。其中，分布式控制系統(tǒng)的主要作用是自動分散處理信息數(shù)據(jù)，智能化技術(shù)有效節(jié)約了資金成本與人力資源損耗。

1.3 技術(shù)特征

第一，使用溫度測量傳感器對火電廠環(huán)境溫度進行檢測，該設(shè)備主要由熱電偶熱電阻、熱敏感組件（如雙金屬薄膜）、汞燈泡等元件組成;第二，利用應(yīng)變傳感器膜片對壓力進行測量，此類傳感器遵循位移監(jiān)測原則，在工作時需要搭配彈簧管、電阻電容傳感器、二次儀表數(shù)字顯示儀等設(shè)備;第三，對液體水平進行測量，必須嚴(yán)格按照壓差原理要求，由于此類材料測量呈現(xiàn)出較明顯的加權(quán)性與電容性，故而也可以使用超聲進行檢測;第四，在對流量進行測量時，應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流部件測量原則為基礎(chǔ)，采用齒輪流量計、渦輪流量計等儀器進行檢測[1]。

2 火電廠熱工自動化的安全配置

2.1 提高控制系統(tǒng)電磁兼容性

現(xiàn)階段，分布式控制系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了火電廠熱工自動化多方面功能，尤其是電氣監(jiān)控，在該技術(shù)的支持下后備監(jiān)控設(shè)備基本全部取消，極大程度上提高了火力發(fā)電的安全性與控制系統(tǒng)電磁的兼容性，但在應(yīng)用分布式控制系統(tǒng)時，若是該系統(tǒng)出現(xiàn)故障，便會導(dǎo)致發(fā)電機組非計劃停運，使得火電廠停電事故爆發(fā)率明顯增加。對此，為了保證火電廠機組運行安全與降低電能損失，企業(yè)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代先進技術(shù)與《火力發(fā)電廠熱工自動化安全技術(shù)指南》對分布控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，通過開發(fā)并安裝安全控制器等方法增強其可靠性與應(yīng)用性，以此提高熱工自動化相關(guān)配置的安全性。

2.2 保證控制系統(tǒng)與監(jiān)控設(shè)備配置的合理性

通過分析《火力發(fā)電廠熱工自動化安全技術(shù)指南》對分布式控制系統(tǒng)提出的要求，發(fā)電企業(yè)應(yīng)遵循“系統(tǒng)故障時最大限度減小對火電機組運行安全的影響”指導(dǎo)思想制定配置方案。例如，某火力發(fā)電廠將循環(huán)水泵、空冷機的冷卻水泵等公用系統(tǒng)，按照固定分組與單元納入分布式控制系統(tǒng)中，有效解決了系統(tǒng)故障時全廠或多臺機組同時停止運行的問題，切實降低了不必要損失。

2.2.1 冗余輔助設(shè)備的配置原則

在對冗余輔助設(shè)備進行配置時，為了進一步強化熱工自動化整體運行情況的安全性，需要遵循以下配置原則：第一，將送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵等輔助設(shè)備分別配置在不同控制器中，同時允許送風(fēng)機、引風(fēng)機等縱向組合設(shè)備作用于同一控制器，如此可以避免當(dāng)控制器出現(xiàn)故障時火電機組被迫停止運行的問題。

第二，將給水泵、油燃燒器、磨煤機等冗余設(shè)備適當(dāng)分配到幾個控制器中，同時對模擬量控制回路進行分散配置，將會對同一重要參數(shù)造成影響的控制回路配置在不同控制器中。比如一級見聞控制系統(tǒng)、二級減溫控制系統(tǒng)、再熱蒸汽擺動火嘴、噴水控制系統(tǒng)、引風(fēng)控制系統(tǒng)、送風(fēng)控制系統(tǒng)等不能被配置在同一控制器中，否則會造成模擬量控制系統(tǒng)失靈的現(xiàn)象[2]。

第三，在配置汽包水位控制器時必須遵循重要保護與控制分開配置的獨立性原則;錯誤檢測與處理控制器需要按照故障安全原則進行配置;爐膛安全系統(tǒng)與汽輪機緊急跳閘系統(tǒng)控制器的繼電器執(zhí)行回路同樣要遵循故障安全原則，而跳閘輸出則需要符合帶電動作原則配置要求。

第四，為了確保熱工自動化程序中的控制器能夠在發(fā)生故障后的短時間內(nèi)恢復(fù)，且確保在恢復(fù)期間火電機組可以在穩(wěn)定負(fù)荷的情況下安全運行，針對汽包水位、主蒸汽溫度、再蒸汽溫度、主蒸汽壓力、爐膛壓力等重要安全參數(shù)，需要在兩對控制器中同時配置。

2.2.2 后備監(jiān)控設(shè)備的配置要求

盡管在分布式控制系統(tǒng)的作用下，后備監(jiān)控設(shè)備基本被取消，但是出于安全考慮，在實現(xiàn)熱工自動化時，仍需要對融合了自動化技術(shù)與智能化技術(shù)的后備監(jiān)控設(shè)備進行配置。過往配置后備監(jiān)控設(shè)備時，總會在分布式控制系統(tǒng)局部故障時無法維持短時穩(wěn)定運行、分布式控制系統(tǒng)緊急停機時無法確保火電機組安全等問題，主要原因是當(dāng)出現(xiàn)上述兩種現(xiàn)象時，后備監(jiān)控設(shè)備會發(fā)出停機、打開真空破壞門的指令，同時啟動直流潤滑油泵、交流潤滑油泵，然而停止機組運行是一個相對復(fù)雜的操作過程，因此分布式控制系統(tǒng)的保護回路與聯(lián)鎖回路在執(zhí)行時便受到了極大阻礙。

基于上述問題，在配置后備監(jiān)控儀表、報警裝置等設(shè)備時，需要嚴(yán)格按照以下配置要求開展工作：第一，對于后備監(jiān)視儀表，可以采用經(jīng)過實踐證明可靠性與安全性較強的鍋爐汽包電接點水位表，有利于提高熱工自動化全程測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，此外還可以選擇凝汽器真空表、汽輪機等設(shè)備。第二，對于后備報警裝置，發(fā)電企業(yè)若想切實保證熱工自動化配置安全，需要對一些重要參數(shù)進行實時監(jiān)控，確保其始終處于允許范圍呃逆，尤其是跳閘、聯(lián)鎖、保護等回路的動作是否正確，同時適當(dāng)增加報警裝置數(shù)量，盡量以最小代價換取火電機組運行的安全性，以此避免出現(xiàn)短時停運或緊急停機的現(xiàn)象。

3 火電廠熱工自動化技術(shù)改造

3.1 發(fā)揮分布式控制系統(tǒng)的作用

在對火電廠熱工自動化技術(shù)進行改造時，充分發(fā)揮分布式控制系統(tǒng)的作用，能夠確?；痣姍C組在額定參數(shù)運行狀態(tài)下帶來的經(jīng)濟效益，主要根據(jù)是分散控制系統(tǒng)既可以對火電機組運行參數(shù)進行在線自動監(jiān)測調(diào)整，又支持熱工現(xiàn)場設(shè)備更新，有利于提高機組的調(diào)節(jié)品質(zhì)，具體構(gòu)成與運行如圖1所示[3]。

3.2 優(yōu)化單元機組分散控制系統(tǒng)配置

對于單元機組分散控制系統(tǒng)配置，發(fā)電企業(yè)首先要明確實時數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作員站、通訊網(wǎng)絡(luò)之間的功能劃分，秉承可靠性與安全性原則對冗余設(shè)備進行配置，同時為了能夠照顧到后期檢修工作，熱動自動化運行線上的工作人員都應(yīng)具備一定檢查與維修能力。其次，在優(yōu)化單元機組分散控制系統(tǒng)配置時，可以適當(dāng)增加單元機組集控室內(nèi)操作員的數(shù)量，嚴(yán)格遵循獨立性原則開展配置工作，禁止為了操作方便而減少控制其數(shù)量，使得分散系統(tǒng)的保護性能未能真正發(fā)揮，導(dǎo)致熱工自動化機組因突發(fā)性停運問題給發(fā)電企業(yè)造成嚴(yán)重?fù)p失。再者，工作人員需要注重配置細(xì)節(jié)，比如送風(fēng)機、引風(fēng)機、水泵等設(shè)備應(yīng)配置在不同控制器中，給煤機、風(fēng)門、磨煤機等設(shè)備應(yīng)配置在同一控制器中，冗余設(shè)備必須采用縱向組合，在完成配置工作之后，還需要對參數(shù)的精準(zhǔn)度進行再次確認(rèn)，以此避免出現(xiàn)監(jiān)控信號因為故障而斷開的問題。最后，要將IO信號配置在相應(yīng)模件上，根據(jù)實際情況選擇采用三重或雙重冗余變送器測量關(guān)鍵參數(shù)，保證回路輸出與輸入信號布置在同一控制器的模件機柜中，同時將二者相互隔離，如圖2，確保兩種信號互不干擾，此舉的主要作用是增強模件信號輸出與輸入的穩(wěn)定性。

3.3 提高安全設(shè)備自動化水平

3.3.1 改良系統(tǒng)設(shè)備

當(dāng)前，多數(shù)發(fā)電企業(yè)在改造熱工自動化系統(tǒng)時秉承著“杜絕拒動、防止誤動”的配置理念，一定程度上提高了系統(tǒng)運行的安全性，但若想進一步加大熱工系統(tǒng)保護力度，企業(yè)必須對安全設(shè)備進行改良，通過增加證實信號、報警程序等方法提高自動化水平。另外，還可以對觸發(fā)停機停爐保護信號的開關(guān)量儀表、模擬量變送器進行單獨設(shè)置，在控制或調(diào)整指令時應(yīng)遵循有效保護原則，并且按照一定控制邏輯啟動跳閘繼電器，如此方能確保減少因信號瞬時干擾造成的錯誤動作，有效增強輸入與輸出信號的可靠性、邏輯控制與設(shè)備的穩(wěn)定性。

3.3.2 優(yōu)化自動增益控制程序

熱控自動增益控制是負(fù)荷調(diào)節(jié)的中樞系統(tǒng)，主要由汽輪機、鍋爐等調(diào)節(jié)裝置組成，然而僅依靠控制技術(shù)并無法確保程序充分發(fā)揮負(fù)荷控制效果，尤其是在面對二次調(diào)峰需求、三次調(diào)峰需求、調(diào)度系統(tǒng)的自動增益控制考核需求時。當(dāng)前，大部分火力發(fā)電企業(yè)采取的自動增益控制策略是利用PID（比例、積分、微分）反饋調(diào)節(jié)法，這種調(diào)控方法要求與前饋控制回路相關(guān)的參數(shù)必須十分精確且火電機組設(shè)備運行穩(wěn)定、機組運行方式成熟、調(diào)節(jié)系統(tǒng)準(zhǔn)確且高效，由此可見若是自動增益控制程序的控制能力比較差，整個控制程序都會因為擾動能力差被消除而出現(xiàn)參數(shù)大幅度波動的問題，降低發(fā)電質(zhì)量、浪費燃料資源。

4 結(jié)語

綜上所述，我國火電廠熱工自動化安全技術(shù)水平在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與先進經(jīng)驗的之下得到快速發(fā)展，為提高居民用電質(zhì)量與滿足其需求提供了有力支持。在進一步增強熱工自動化安全的要求下，企業(yè)應(yīng)提高控制系統(tǒng)電磁兼容性、強化控制系統(tǒng)與監(jiān)控設(shè)備配置的合理性，同時發(fā)揮分布式控制系統(tǒng)的作用，對單元機組分散控制系統(tǒng)配置進行優(yōu)化，有利于提高熱工自動化系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。

參考文獻

[1] 李寧.淺談如何提高電廠熱工自動化水平[J].科技與創(chuàng)新，2018（17）：132-133.

[2] 李小康.關(guān)于電廠熱工自動化技術(shù)的優(yōu)化改造研究[J].科技風(fēng)，2018（04）：158.

[3] 徐寶祿.熱工自動化技術(shù)改造分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（08）：83-84.