熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)向及前景分析

王 毛 李樹(shù)坤

（烏拉山發(fā)電廠運(yùn)行部，內(nèi)蒙古 烏拉山 014010）

1 單元機(jī)組監(jiān)控智能化

單元機(jī)組DCS的普及應(yīng)用，使得機(jī)組的監(jiān)控面貌煥然一新，但是它的監(jiān)控智能化程度在電力行業(yè)卻沒(méi)有多大提高。雖然許多智能化的監(jiān)視、控制軟件在國(guó)內(nèi)化工、冶金行業(yè)中都有較好的應(yīng)用并取得效益，可在我國(guó)電力行業(yè)直到近幾年才開(kāi)始有所起步。隨著技術(shù)的進(jìn)步，火電廠單元機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化將是一種趨勢(shì)，因此未來(lái)數(shù)年里，實(shí)現(xiàn)信息智能化的儀表與軟件將會(huì)在火電廠得到發(fā)展與應(yīng)用。

儀表智能管理軟件，將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能傳感器進(jìn)行在線遠(yuǎn)程組態(tài)和參數(shù)設(shè)置、對(duì)因安裝位置和高靜壓造成的零位飄移進(jìn)行遠(yuǎn)程修正，精度自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)定，計(jì)算各類誤差，并生成標(biāo)定曲線和報(bào)告；自動(dòng)跟蹤并記錄儀表運(yùn)行過(guò)程中綜合的狀態(tài)變化，如掉電、高低限報(bào)警、取壓管路是否有堵或零位是否有飄移等。

閥門(mén)智能管理軟件將對(duì)智能化閥門(mén)進(jìn)行在線組態(tài)、調(diào)試、自動(dòng)標(biāo)定和開(kāi)度階躍測(cè)試，判斷閥門(mén)閥桿是否卡澀，閥芯是否有磨損等，通過(guò)閥門(mén)性能狀況的全面評(píng)估，為實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)提供決策。

重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)智能管理軟件將對(duì)重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)如送風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，給水泵等，綜合采用基于可靠性的狀態(tài)監(jiān)測(cè)多種技術(shù)，通過(guò)振動(dòng)、油的分析以及電機(jī)診斷，快速分析（是否存在平衡不好,基礎(chǔ)松動(dòng)，沖擊負(fù)荷，軸承磨損）等現(xiàn)象和識(shí)別故障隱患，在隱患尚未擴(kuò)展之前發(fā)出報(bào)警，為停機(jī)檢修提供指導(dǎo)和幫助。

智能化報(bào)警軟件將對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行匯類統(tǒng)計(jì)、分析和預(yù)測(cè)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行趨勢(shì)和狀態(tài)作出分析、判斷，用以指導(dǎo)運(yùn)行人員的操作；故障預(yù)測(cè)、故障診斷以及狀態(tài)維修等專用軟件，將在提高機(jī)組運(yùn)行的安全性，最大限度地挖掘機(jī)組潛力中發(fā)揮作用。

2 過(guò)程控制優(yōu)化軟件將得到進(jìn)一步應(yīng)用

進(jìn)一步提高模擬量控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍和品質(zhì)指標(biāo)，是火電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)研究的一個(gè)方向。雖然目前有關(guān)自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測(cè)、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，在電廠控制系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用的報(bào)道有不少，但據(jù)筆者了解真正運(yùn)行效果好的不多。隨著電力行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，安全、經(jīng)濟(jì)效益方面取得明顯效果、通用性強(qiáng)、安裝調(diào)試方便的優(yōu)化控制專用軟件將會(huì)在電廠得到親睞、進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。

SIS系統(tǒng)將結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，促進(jìn)自身應(yīng)用技術(shù)走向成熟，在確?；痣姀S安全、環(huán)保、高效益，和深化信息化技術(shù)應(yīng)用中發(fā)揮作用。

3 輔助車間集控將得到全面推廣

隨著發(fā)電廠對(duì)減員增效的要求和運(yùn)行人員整體素質(zhì)的提高，輔助車間通過(guò)輔控網(wǎng)集控將會(huì)得到進(jìn)一步全面推廣。但在實(shí)施過(guò)程中，目前要解決好以下問(wèn)題：

各輔助車間物理位置分散，存在遠(yuǎn)距離通信、信號(hào)衰減和網(wǎng)絡(luò)干擾問(wèn)題，因此監(jiān)控系統(tǒng)主干通信網(wǎng)宜采用多模光纜以確保通信信號(hào)的可靠性。

各輔助控制系統(tǒng)采用不同的控制設(shè)備，控制系統(tǒng)的通信接口協(xié)議不同，甚至不同的物理接口，因此須解決網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，選型時(shí)應(yīng)事先規(guī)定好各系統(tǒng)間的接口連接協(xié)議。

各個(gè)輔助車間的控制系統(tǒng)為不同的廠商供貨，由于使用的軟件不同，其操作員站的人機(jī)界面很有可能不一致。因此選型時(shí)應(yīng)注意上位機(jī)軟件，設(shè)計(jì)統(tǒng)一的人機(jī)界面，采用統(tǒng)一的風(fēng)格及操作方式，以便方便各系統(tǒng)畫(huà)面接入BOP網(wǎng)絡(luò)。

輔助車間集控系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，除了自身的技術(shù)以外，很大程度上取決于輔助系統(tǒng)本身的自動(dòng)投入情況。因此高可靠性的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)作靈活可靠的限位開(kāi)關(guān)、智能化的變送器將會(huì)得到應(yīng)用。

4 單元機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)的物理配置趨向集中布置

過(guò)去一個(gè)集控室的概念，通常為一臺(tái)單元機(jī)組獨(dú)用或?yàn)槎_(tái)機(jī)組合用，電子室分成若干個(gè)小型的電子設(shè)備間，分別布置在鍋爐、汽輪機(jī)房或其它主設(shè)備附近。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了電纜。但隨著機(jī)組容量的提高、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和管理水平的深化，近幾年集控室的概念擴(kuò)大，出現(xiàn)了全廠單元機(jī)組集中于一個(gè)控制室，單元機(jī)組的電子設(shè)備間集中，現(xiàn)場(chǎng)一般的監(jiān)視信號(hào)大量采用遠(yuǎn)程I/O柜的配置方式趨勢(shì)，如浙江省國(guó)華浙能寧海發(fā)電廠（獲國(guó)家金獎(jiǎng)），一期工程四臺(tái)機(jī)組一個(gè)控制室集中監(jiān)控，單元機(jī)組電子室集中，提高了機(jī)組運(yùn)行管理水平。

5 APS技術(shù)應(yīng)用

APS是機(jī)組級(jí)順序控制系統(tǒng)的代名詞。在機(jī)組啟動(dòng)中，僅需按下一個(gè)啟動(dòng)控制鍵，整個(gè)機(jī)組就將按照設(shè)計(jì)的先后順序、規(guī)定的時(shí)間和各控制子系統(tǒng)的工作情況，自動(dòng)啟停過(guò)程中的相關(guān)設(shè)備，協(xié)調(diào)機(jī)爐電各系統(tǒng)的控制，在少量人工干預(yù)甚至完全不用人工干預(yù)的情況下，自動(dòng)地完成整臺(tái)機(jī)組的啟停。但由于設(shè)備自身的可控性和可用率不滿足自動(dòng)化要求，加上一些工藝和技術(shù)上還存在問(wèn)題，需要深入地分析研究和改進(jìn)，所以目前燃煤機(jī)組實(shí)施APS系統(tǒng)的還不多見(jiàn)。

由于APS系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是電廠運(yùn)行規(guī)程的程序化，其優(yōu)勢(shì)在于可以大大減輕運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，避免人為操作中的各種不穩(wěn)定因素，縮短機(jī)組啟停時(shí)間。作為提高生產(chǎn)效率和機(jī)組整體自動(dòng)化水平，增強(qiáng)在電力企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力行之有效的方法，將會(huì)成為未來(lái)機(jī)組控制發(fā)展的方向之一，引導(dǎo)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)廠商和電廠人員更多地去深入研究，設(shè)計(jì)和完善功能，并付緒實(shí)施。

6 無(wú)線測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

無(wú)線測(cè)量技術(shù)能監(jiān)視和控制運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的更多情況，獲得關(guān)鍵的工藝信息，整合進(jìn)入DCS。除節(jié)省大量安裝成本以外，還將推動(dòng)基本過(guò)程和自動(dòng)化技術(shù)的改善。如供熱、供油和煤計(jì)量，酸堿、污水區(qū)域測(cè)量等，都可能通過(guò)無(wú)線測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

7 火電廠機(jī)組檢修運(yùn)行維護(hù)方式將改變

隨著電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，發(fā)電企業(yè)將趨向集約化經(jīng)營(yíng)和管理結(jié)構(gòu)扁平化，為提高經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)電企業(yè)在多發(fā)電，以提高機(jī)組利用小時(shí)的同時(shí)，將會(huì)通過(guò)減少生產(chǎn)人員的配備，密切與外包檢修企業(yè)之間的聯(lián)系，讓專業(yè)檢修隊(duì)伍取替本廠檢修隊(duì)伍的方式來(lái)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此檢修維修工作社會(huì)化將是一種趨勢(shì)。此外DCS的一體化及其向各功能領(lǐng)域滲透，提高電廠整體協(xié)調(diào)和信息化、自動(dòng)化水平的同時(shí)，也將會(huì)使電廠原專業(yè)間及專業(yè)內(nèi)的分工重新調(diào)整，比如熱工與電氣二次回路的專業(yè)劃分打通。為了降低成本，電廠不再保持大批的檢修維修人員，因此檢修維護(hù)方式也將因此而改變，比如讓生產(chǎn)廠家和代理公司承擔(dān)DCS和相關(guān)設(shè)備的檢修工作。

電廠機(jī)組容量的不斷增大，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)所依賴的測(cè)量?jī)x表也大量增加。在現(xiàn)場(chǎng)總線和智能儀表未全面使用的情況下，這些儀表還需定期校驗(yàn)。為提高測(cè)量?jī)x表校驗(yàn)工作的效率，實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表從校驗(yàn)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)臺(tái)帳的建立、設(shè)備校驗(yàn)計(jì)劃和日常維護(hù)工作的產(chǎn)生、執(zhí)行、校驗(yàn)、數(shù)據(jù)輸入、終結(jié)及統(tǒng)計(jì)分析，周期調(diào)整等的全過(guò)程自動(dòng)管理代替人工管理，將是電廠儀表管理發(fā)展的趨勢(shì)，因此全自動(dòng)儀表校驗(yàn)裝置和自動(dòng)管理軟件的需求量將會(huì)迅速增加。

8 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，將改寫(xiě)熱工調(diào)節(jié)系統(tǒng)的指標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)化的保護(hù)及故障信息系統(tǒng)將會(huì)不斷發(fā)展，最終基于網(wǎng)絡(luò)大容量數(shù)據(jù)傳輸可實(shí)現(xiàn)，遠(yuǎn)程專家監(jiān)控診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，火電廠檢修運(yùn)行維護(hù)的結(jié)構(gòu)將徹底改變，屆時(shí)僅需少量人員進(jìn)行機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)，更多的是通過(guò)遠(yuǎn)程專家監(jiān)控診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)控、維護(hù)和故障診斷、處理。

[1]侯樹(shù)文，陳燕,李方方.火電廠熱工自動(dòng)化的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].山西建筑，2007-01-20.