火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展初探

【摘 要】電力企業(yè)為更好的適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，要不斷的加強(qiáng)改革。為有效的降低火力發(fā)電廠的運(yùn)行成本、提高生產(chǎn)效率，需要在火力發(fā)電廠采用自動(dòng)控制系統(tǒng)。本文主要介紹了火力發(fā)電廠中自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)以及主要的性能分析。為進(jìn)一步提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能，可以從系統(tǒng)控制到故障的檢測(cè)等多個(gè)方面來(lái)提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能。同時(shí)介紹了主要的自動(dòng)控制系統(tǒng)DCS、PLC在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)控制系統(tǒng)；火力發(fā)電廠；特點(diǎn)；性能；應(yīng)用

引言

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促進(jìn)了電力企業(yè)體制的不斷改革，逐漸在國(guó)家的電力企業(yè)實(shí)施競(jìng)價(jià)上網(wǎng)、廠網(wǎng)分開(kāi)以及減人增效等措施，體制的改革以及有效措施的實(shí)施將不斷地促進(jìn)人們轉(zhuǎn)變觀念。因此，火力發(fā)電廠要想好獲得穩(wěn)步的發(fā)展，就需要在保證設(shè)備安全、穩(wěn)定的運(yùn)行的前提下，盡量降低發(fā)電運(yùn)行成本，以此來(lái)增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)力。而發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展程度以及性能將直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及安全生產(chǎn)。因此，在火力發(fā)電企業(yè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制具有重要的意義。

1 火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展方向

1.1火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

在電廠中實(shí)施自動(dòng)控制具有重要的意義，不僅可以有效地保證設(shè)備的正常運(yùn)行要求，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制?，F(xiàn)代的自動(dòng)控制系統(tǒng)呈現(xiàn)出多元化的特點(diǎn)，火力發(fā)電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要的特點(diǎn)有：①安全性：隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力行業(yè)也不斷的改進(jìn)創(chuàng)新，這也就在很大程度上推動(dòng)了電力企業(yè)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施和應(yīng)用使得火力發(fā)電廠的安全運(yùn)行變得穩(wěn)定。自動(dòng)控制系統(tǒng)的的實(shí)施降低了人工作業(yè)的程度，這就減少了人工作業(yè)的誤差和故障，大大的提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。②先進(jìn)性：火力發(fā)電廠的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在技術(shù)的先進(jìn)性和產(chǎn)品的先進(jìn)性兩個(gè)方面。國(guó)外大量自動(dòng)化設(shè)備的引入必然將會(huì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)同行的進(jìn)步。此外，國(guó)外成套先進(jìn)設(shè)備的引入，使得國(guó)內(nèi)自動(dòng)化設(shè)備變得越來(lái)越普遍，從而提高了產(chǎn)品的先進(jìn)性。③經(jīng)濟(jì)性：對(duì)于發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造從設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)開(kāi)始。充分發(fā)揮了設(shè)備的綜合性能。高的性能必然會(huì)帶來(lái)高的效率，促進(jìn)了電廠朝著“符合國(guó)情、經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠”的方向不斷發(fā)展，從而帶動(dòng)了電廠的經(jīng)濟(jì)效益。④技術(shù)性：火力發(fā)電廠是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的一個(gè)重要組成部分，有效的推動(dòng)社會(huì)電力技術(shù)的發(fā)展。自動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)施關(guān)系著電力行業(yè)的各項(xiàng)發(fā)展，在進(jìn)行電力系統(tǒng)的構(gòu)建時(shí)，不僅僅融合了不同的電力設(shè)備，同時(shí)采用了先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)火力發(fā)電廠起著重要的作用。

1.2火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)性能分析

對(duì)電廠的分析傳統(tǒng)的方法存在一些問(wèn)題，目前在電廠的自動(dòng)化系統(tǒng)的性能分析上主要采用最小方差控制的方法。最小方差控制作為系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)具有的優(yōu)點(diǎn)有：對(duì)閉環(huán)回路的測(cè)定不需要附加實(shí)驗(yàn)，可以直接進(jìn)行性能評(píng)估，在該過(guò)程中只需要知道時(shí)間延遲即可。最小方差控制可以提供較多有用的信息，例如比較最小方差控制的輸出方差和實(shí)際的控制系統(tǒng)的輸出最小方差，可以掌握系統(tǒng)的實(shí)際情況和最優(yōu)情況之間的差距，并給出相應(yīng)差距提升的潛質(zhì)。在控制器控制性能較差的情況下，分析引起性能不穩(wěn)定的原因，從而可以通過(guò)過(guò)程辨識(shí)的方法來(lái)重新設(shè)計(jì)控制器。當(dāng)然，最小方差控制也同樣面臨著一些問(wèn)題和缺點(diǎn)。

2提高火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的措施

2.1系統(tǒng)控制

要想保證自動(dòng)控制系統(tǒng)最大限度的發(fā)揮其綜合性能，要及時(shí)的更新系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)組織結(jié)構(gòu)。火力發(fā)電廠應(yīng)該及時(shí)的做好系統(tǒng)的改進(jìn)、更新工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的及時(shí)升級(jí)。為保證自動(dòng)控制系能夠達(dá)到理想的運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)該安排有經(jīng)驗(yàn)、有實(shí)力的技術(shù)人員來(lái)調(diào)整系統(tǒng)。以自動(dòng)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為例，說(shuō)明自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)性能的提高。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本的功能有：數(shù)據(jù)采集，屏幕顯示，數(shù)據(jù)處理、在線檢測(cè)等。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中通過(guò)采集卡來(lái)掃描從外界采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后經(jīng)過(guò)系統(tǒng)正確的判斷等自動(dòng)化過(guò)程，將新的數(shù)據(jù)點(diǎn)輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。在自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)是核心部分。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)采集設(shè)備、處理設(shè)備等來(lái)對(duì)模擬量進(jìn)行控制。然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较鄳?yīng)的計(jì)算機(jī)上以便運(yùn)行人員監(jiān)視、操作。

2.2故障檢測(cè)方法

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用誤差檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)的故障問(wèn)題，以此可以提高系統(tǒng)的性能。該檢測(cè)方法最有效也是最基本的方法是對(duì)信號(hào)出現(xiàn)的期望值的偏離誤差進(jìn)行檢測(cè)、分析。在具體的操作過(guò)程中是設(shè)置測(cè)量信號(hào)的上、下限。如果信號(hào)的測(cè)量值在上下限范圍之內(nèi)，則認(rèn)為信號(hào)正常，否則信號(hào)不正常。另外，在故障的檢測(cè)中除了要檢測(cè)信號(hào)期望值以外，同樣也可以檢測(cè)測(cè)量信號(hào)的變化速率，如果變化速率超過(guò)設(shè)置的上下限則認(rèn)為系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

2.3DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用

DCS控制系統(tǒng)是火力發(fā)電廠中常用的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其主要可以實(shí)現(xiàn)的功能有：控制系統(tǒng)的閉環(huán)辨識(shí)；對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行在線檢測(cè)，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)并給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)，例如系統(tǒng)的靜態(tài)偏差、過(guò)渡過(guò)程時(shí)間、衰減率、動(dòng)態(tài)偏差等；檢測(cè)系統(tǒng)中的信號(hào)是否正常運(yùn)行，對(duì)故障可以及時(shí)的給出報(bào)警和相應(yīng)的處理措施；判斷系統(tǒng)是否處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，分析系統(tǒng)非優(yōu)化狀態(tài)的原因，并給出相應(yīng)的建議和采取的措施；檢測(cè)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否正常工作，如果出現(xiàn)故障給出相應(yīng)的報(bào)警和處理措施；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)故障診斷裝置與DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連通等。

2.4PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用

對(duì)于PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用以河北國(guó)華定洲火力發(fā)電廠為例來(lái)介紹。隨著電力改革的不斷深化，電力企業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)了競(jìng)價(jià)上網(wǎng)、廠網(wǎng)分開(kāi)。因此，火力發(fā)電廠要不斷的采取措施來(lái)降低運(yùn)行成本，提高生產(chǎn)效率。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)施是火力發(fā)電廠的必然選擇。在河北國(guó)華定洲火力發(fā)電廠火力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)采用較高的自動(dòng)化控制水平。在輔助車(chē)間部分，采用水處理、輸煤、除灰等來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效的集中、縮小監(jiān)控點(diǎn)的范圍。在全廠建立了BOP輔機(jī)集中控制檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)有效的結(jié)合了可靠、成熟的編程控制器及以太網(wǎng)等的優(yōu)點(diǎn)。有效的實(shí)現(xiàn)只采用單元控制室就可以對(duì)整個(gè)輔助車(chē)間進(jìn)行控制、檢測(cè)。

結(jié)論

目前，我國(guó)火力發(fā)電廠的自動(dòng)化控制水平已經(jīng)得到了很大程度的提高。計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展、超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用以及智能控制設(shè)備成本的降低等都有效的加快了自動(dòng)化發(fā)展的步伐。自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化的階段，大大的提高了火力發(fā)電廠的運(yùn)行效率，為火力發(fā)電廠帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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