段 豪 太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司

1 引言

近年來，燃燒優(yōu)化在電廠行業(yè)中受到非常高的關(guān)注。為了滿足國家節(jié)能減排要求和企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展需求，不少電力企業(yè)都在致力于提升電廠熱工自動化水平。為此，對大型火電廠和熱工自動化處理設(shè)備安全可靠性的技術(shù)要求也越來越高。隨著Ccdcs工程控制管理系統(tǒng)的成熟，火電廠對供熱工程的自動化管理程度穩(wěn)步提高，大大提高了火力發(fā)電廠工程運行的工作穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。但受熱力系統(tǒng)設(shè)備調(diào)試、日常設(shè)備維護(hù)、技術(shù)使用管理等多方面的各種復(fù)雜因素的影響嚴(yán)重，火電廠專用熱力設(shè)備自動化監(jiān)控系統(tǒng)在保證設(shè)備調(diào)試運行過程、邏輯流程控制、日常設(shè)備維護(hù)技術(shù)管理、人員使用技能等各方面仍然存在著諸多不足。與此同時，系統(tǒng)在日常運行管理過程中也可能經(jīng)常會發(fā)生各種安全故障，嚴(yán)重影響了火電廠的正常運行管理效率。

2 熱工自動化控制系統(tǒng)的組成

熱工運行自控傳動系統(tǒng)控制是我國火電廠大型鍋爐設(shè)備熱工運行過程控制的一個核心技術(shù)環(huán)節(jié)。包括加熱鍋爐、鍋爐供熱協(xié)調(diào)控制、鍋爐蒸汽燃料總熱量、汽包壓和水位、過熱量和蒸汽燃燒溫度、再熱量和蒸汽燃燒溫度。在事故發(fā)生時，自動控制系統(tǒng)能夠自動切斷線路，確保線路和設(shè)備的安全。保證所有熱工機組自動化生產(chǎn)設(shè)備的安全連續(xù)穩(wěn)定運行，不僅能有效提高我國火電廠熱工機組的社會經(jīng)濟(jì)效益，還能有效地改善火電生產(chǎn)環(huán)境和火電工人的日常工作生活條件，使火電機組的工作勞動強度大幅度降低。熱自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其組成取決于不同的功能。該系統(tǒng)主要由分散控制系統(tǒng)、視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、輔助控制、實時監(jiān)控四部分組成。（1）分散控制管理系統(tǒng)（Dcs）。Dcs軟件是現(xiàn)代計算機操作系統(tǒng)的一個核心部件。發(fā)電廠的各個部門都需要有一個大的分布式控制管理系統(tǒng)。電廠兩臺通信機組之間的互聯(lián)數(shù)據(jù)線一般定義為通過公網(wǎng)通信系統(tǒng)與供電線路間的連接，實現(xiàn)各電臺機組間的數(shù)據(jù)互聯(lián)，保證數(shù)據(jù)的正常傳輸連接。在每臺機器的每個操作臺上方有設(shè)置機器Dcs和機器Deh兩個操作臺的按鈕，方便系統(tǒng)管理員正常進(jìn)行工作，縮短了機器系統(tǒng)日常故障上報處理工作時間，保證了系統(tǒng)集散式微控制器在系統(tǒng)發(fā)生故障時的自動正常運行。（2）網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)?；痣姀S監(jiān)控設(shè)備需要全面遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過輔助視頻過程監(jiān)控管理系統(tǒng)，可以對整個火電廠的日常運行、無人機的值班、檢查站等區(qū)域情況進(jìn)行實時過程監(jiān)控，輔助管理系統(tǒng)的通信接口不僅可以同時實現(xiàn)對整個火電廠的工作整體過程監(jiān)控，同時它還可以對整個的火電廠的日常工作運行過程和管理程序情況進(jìn)行實時監(jiān)控，有效地實現(xiàn)了對整個火電廠內(nèi)部信息的綜合管理。用戶可以同時利用監(jiān)控數(shù)字視頻機和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)來實時監(jiān)控重要通信設(shè)備、危險程序和無人值守區(qū)域。實現(xiàn)了對全廠整個生產(chǎn)管理過程及整個生產(chǎn)現(xiàn)場的直觀遠(yuǎn)程監(jiān)控。數(shù)字視頻信息網(wǎng)絡(luò)采集系統(tǒng)主要是通過通信接口與企業(yè)工廠的一個MIS接口相連，最終可以實現(xiàn)對整個企業(yè)工廠視頻信息的實時綜合采集管理。（3）輔助過程控制管理系統(tǒng)。這不僅是保證系統(tǒng)正常運行工作的重要物理條件，也是實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)無人運行的重要技術(shù)條件。一般系統(tǒng)采用視頻受控式微編程器自動完成設(shè)定集中控制，通過視頻數(shù)據(jù)信號切換等多種數(shù)據(jù)傳輸接口，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行，數(shù)據(jù)信號傳輸全面，中控室自動完成對系統(tǒng)的集中控制，最終實現(xiàn)系統(tǒng)自動化運行。（4）遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。當(dāng)火電廠設(shè)備發(fā)生重大故障時，實時故障監(jiān)控管理系統(tǒng)通常能夠自動停止運行并及時進(jìn)行故障報告。本監(jiān)控系統(tǒng)主要功能包括兩種實時自動監(jiān)控系統(tǒng)信息采集管理控制系統(tǒng)。通過主機數(shù)據(jù)處理接口和主機控制器接口連接，實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)接口通信資源共享。

3 自動化技術(shù)在當(dāng)代智能熱力系統(tǒng)功能提升中的應(yīng)用

3.1 智能控制的關(guān)鍵技術(shù)

（1）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是一種模擬人腦神經(jīng)元工作的技術(shù)。電廠熱工自動化中，引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)對發(fā)電機組、鍋爐系統(tǒng)的運行參數(shù)進(jìn)行計算，從而輔助系統(tǒng)實現(xiàn)對機組設(shè)備智能控制的目的。它利用了非線性特征原理，對機組設(shè)備各個結(jié)構(gòu)的運行信息進(jìn)行智能計算以及對信息進(jìn)行智能整理。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在電廠熱工智能控制中的應(yīng)用，關(guān)鍵在于分析機組運行的特性，利用非線性的特征將其描述出來，建立穩(wěn)態(tài)模型。再從非線性的操作量中尋找最佳操作量，即找到優(yōu)化目標(biāo)量，實現(xiàn)對鍋爐燃燒優(yōu)化的控制。（2）模糊控制技術(shù)。模糊控制技術(shù)指利用模糊推理和模擬思考的原理構(gòu)建模糊系統(tǒng)。模糊系統(tǒng)具有對不同問題分析的功能。通過對鍋爐燃燒過程不同分析的模糊推理與思考，分析出更加高效的控制方法。將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于電廠熱工自動化系統(tǒng)中，主要是為了利用計算機更好地對DCS 智能控制系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理，分析智能控制中時質(zhì)和時變的問題，更好地對控制量進(jìn)行優(yōu)化，通過鍋爐性能控制站實現(xiàn)對鍋爐性能的優(yōu)化控制。（3）專家控制技術(shù)。專家控制技術(shù)是一種用于解決工業(yè)過程控制的關(guān)鍵技術(shù)。專家控制技術(shù)應(yīng)用與電廠熱工自動化控制，是為了提升DCS 智能控制系統(tǒng)對故障自動診斷的精準(zhǔn)性。根據(jù)電廠熱工自動化系統(tǒng)的復(fù)雜程度，專家控制技術(shù)可分為專家控制系統(tǒng)和專家控制器兩種。專家控制系統(tǒng)用于輔助DCS智能控制系統(tǒng)處理電廠運行中發(fā)生的問題，它需要建立在已有的數(shù)據(jù)及專家控制理論基礎(chǔ)上。專家控制器則是智能PID控制器，它較好地將穩(wěn)態(tài)性能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，可以有效提升DCS 智能控制系統(tǒng)處理非線性系統(tǒng)問題的水平，提高電廠熱工的自適應(yīng)能力，從而提升控制參數(shù)的精準(zhǔn)性。

3.2 智能控制技術(shù)在電力熱工自動化中的應(yīng)用

機組負(fù)荷裝置在電廠熱工自動化控制系統(tǒng)中主要承擔(dān)著對低負(fù)荷的自動化管控作用。智能控制應(yīng)用于電力負(fù)荷控制裝置中，有助于實現(xiàn)電力負(fù)荷裝置對電廠各種設(shè)備單元組運行過程中的自動化監(jiān)控。智能控制還賦予了負(fù)荷控制裝置抗干擾的功能。通過在負(fù)荷裝置上安裝智能機器人，對設(shè)備的運行情況進(jìn)行智能巡檢。當(dāng)智能機器人自動監(jiān)測到電廠設(shè)備負(fù)荷時，就會發(fā)出狀態(tài)監(jiān)測及智能檢修提示，或發(fā)出故障預(yù)警。DCS智能控制系統(tǒng)的智能生產(chǎn)監(jiān)管層就會將監(jiān)測信息傳輸給智能控制層，由智能控制層向智能設(shè)備層發(fā)出優(yōu)化指導(dǎo)的指令。智能設(shè)備層接收到優(yōu)化指導(dǎo)后，發(fā)出智能巡檢的指令，對設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行智能檢查。DCS智能控制系統(tǒng)利用模糊控制加人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對設(shè)備運行參數(shù)進(jìn)行自動化調(diào)整，從而提升負(fù)荷裝置控制的精準(zhǔn)性。

3.3 網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)

火電廠監(jiān)控設(shè)備需要全面遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過輔助視頻過程監(jiān)控管理系統(tǒng)，可以對整個火電廠的日常運行、無人機的值班、檢查站等區(qū)域情況進(jìn)行實時過程監(jiān)控，輔助管理系統(tǒng)的通信接口不僅可以同時實現(xiàn)對整個火電廠的工作整體過程監(jiān)控，同時它還可以對整個的火電廠的日常工作運行過程和管理程序情況進(jìn)行實時監(jiān)控，有效地實現(xiàn)了對整個火電廠內(nèi)部信息的綜合管理。用戶可以同時利用監(jiān)控數(shù)字視頻機和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)來實時監(jiān)控重要通信設(shè)備、危險程序和無人值守區(qū)域。實現(xiàn)了對全廠整個生產(chǎn)管理過程及整個生產(chǎn)現(xiàn)場的直觀遠(yuǎn)程監(jiān)控。數(shù)字視頻信息網(wǎng)絡(luò)采集系統(tǒng)主要是通過通信接口與企業(yè)工廠的一個MIS接口相連，最終可以實現(xiàn)對整個企業(yè)工廠視頻信息的實時綜合采集管理。

3.4 輔助過程控制管理系統(tǒng)

這不僅是同時保證系統(tǒng)正常運行工作的重要物理條件，也是同時實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)無人運行的重要技術(shù)條件。一般系統(tǒng)采用視頻受控式微編程器自動完成設(shè)定集中控制，通過視頻數(shù)據(jù)信號切換等多種數(shù)據(jù)傳輸接口，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行，數(shù)據(jù)信號傳輸全面，中控室自動完成對系統(tǒng)的集中控制，最終實現(xiàn)系統(tǒng)自動化運行。

3.5 遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)

當(dāng)火電廠設(shè)備發(fā)生重大故障時，實時故障監(jiān)控管理系統(tǒng)通常能夠自動停止運行并及時進(jìn)行故障報告。本監(jiān)控系統(tǒng)主要功能包括兩種實時自動監(jiān)控系統(tǒng)信息采集管理控制系統(tǒng)。通過主機數(shù)據(jù)處理接口和主機控制器接口連接，實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)接口通信資源共享。

4 自動化技術(shù)在當(dāng)代智能熱力系統(tǒng)功能提升中的應(yīng)用策略

4.1 設(shè)備安全性評估方法

（1）設(shè)備操作員崗位應(yīng)負(fù)責(zé)嚴(yán)格控制民用熱工廠及自動化設(shè)備相關(guān)配套設(shè)備的前期設(shè)計、施工、調(diào)試工作質(zhì)量，根據(jù)實際設(shè)備工作需要特點自行制定配套設(shè)備維修管理制度，開展長期高質(zhì)量的設(shè)備維修管理工作，確保對安全隱患問題進(jìn)行及時發(fā)現(xiàn)和有效處理，確保相關(guān)設(shè)備能夠長期保持良好的正常工作運行狀態(tài)。（2）進(jìn)一步研究改善熱源電控設(shè)備自動化控制設(shè)備的工作運行外部環(huán)境，嚴(yán)格控制導(dǎo)熱電子中的溫度、濕度、粉塵中的濃度、運行中的振動等內(nèi)部外界影響環(huán)境因素，對易遇水受潮或產(chǎn)生粉塵的熱控設(shè)備定期進(jìn)行清潔，盡量減少內(nèi)部外界環(huán)境干擾影響因素對熱控設(shè)備的間接影響，并盡可能減少外部外界干擾影響因素對熱控設(shè)備的直接影響。（3）進(jìn)一步提高了對DCS應(yīng)用系統(tǒng)軟硬件功能結(jié)構(gòu)的自我檢測診斷分析能力，提高故障診斷與預(yù)防能力。

4.2 安全性提升策略

（1）在火力發(fā)電廠實現(xiàn)機組控制單元的智能應(yīng)用。配線單元優(yōu)化后，該機的DCS系統(tǒng)性能得到了改善，智能化程度有所提高。隨著分布式控制系統(tǒng)智能化程度的提高，其靈敏度也隨之提高，其監(jiān)測能力也隨之提高。若DCS具有智能能力，許多地方無法及時處理線路和設(shè)備，將影響火電廠的安全，造成重大損失。伴隨著電力技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，高度智能化的DCS 系統(tǒng)可以改善火電廠的控制能力和控制水平，并可通過使用電子智能電表加以改變。（2）APS技術(shù)的實際應(yīng)用。APS（Active Phase Switching）既是有源動態(tài)相位節(jié)能開關(guān)，APS既是動態(tài)有源節(jié)能也是中國微星唯一獨家采用的動態(tài)節(jié)能開關(guān)技術(shù)APS 自動控制調(diào)節(jié)每個Cpu 的額定供電負(fù)載數(shù)量，基于調(diào)節(jié)Cpu的供電負(fù)載。APS控制技術(shù)實際上也就是一種多個單元的層級順序控制管理系統(tǒng)。它的主要特點之一是，通過少量的人工或非大量人工的工程干預(yù)，自動快速完成整個發(fā)電機組的正常運行。（3）負(fù)責(zé)自動化生產(chǎn)過程管理控制的系統(tǒng)優(yōu)化以及軟件設(shè)計。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置應(yīng)用自控系統(tǒng)程序控制模塊時，優(yōu)化自動系統(tǒng)控制管理指標(biāo)和功能范圍，提高自控系統(tǒng)自動抗干擾能力，優(yōu)化自控系統(tǒng)模擬流量控制的自動調(diào)節(jié)功能范圍及控制指標(biāo)，同時優(yōu)化和自動控制。

5 結(jié)束語

熱電廠火電設(shè)備自動化技術(shù)水平的不斷穩(wěn)步提高，是加快實現(xiàn)當(dāng)前我國現(xiàn)代電力工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)代化的必要技術(shù)保障。但由于工業(yè)熱工設(shè)備自動化工程設(shè)備生產(chǎn)管理及其他相關(guān)熱工技術(shù)的操作復(fù)雜性，在日常熱工設(shè)備的生產(chǎn)使用中難免會容易出現(xiàn)各種安全事故。安全性和連續(xù)性都會產(chǎn)生不利影響。因此，對火力發(fā)電廠自動化設(shè)備安全智能評價方法進(jìn)行了研究，提出了一系列安全改進(jìn)策略，以保證火力發(fā)電廠的良好運行和經(jīng)濟(jì)效益。