火電廠自動化發(fā)展探討

郭 凡

（內(nèi)蒙古國電能源投資有限公司錫林熱電廠，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000）

0 引言

近十幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國火電廠自動化技術(shù)的發(fā)展腳步不斷加快?；痣姀S自動化是指在熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中采用自動檢測和控制系統(tǒng)對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行檢測和控制。

1 火電廠自動化的發(fā)展階段

火電廠自動化的發(fā)展離不開技術(shù)的進(jìn)步和政策的支持，其主要經(jīng)歷了以下3個階段：

第一階段是在20世紀(jì)90年代初期，火電廠自動化控制受到重視，從而開始了火電廠自動化發(fā)展的嶄新歷程。分散控制系統(tǒng)（DCS）被廣泛應(yīng)用到火電廠自動化控制中。在80年代末，DCS已經(jīng)在國際上被廣泛應(yīng)用，然而在國內(nèi)只有少數(shù)地方被設(shè)為試點區(qū)。DCS是一項新興且成熟的技術(shù)，它代替了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)被應(yīng)用在火電廠生產(chǎn)過程中。在當(dāng)時，以陸延昌總工程師為首的能源部熱工自動化領(lǐng)導(dǎo)小組經(jīng)過分析和探討，得出DCS是一項成熟的技術(shù)，應(yīng)廣泛應(yīng)用到火電廠的結(jié)論。隨著我國科技的不斷創(chuàng)新發(fā)展，DCS的應(yīng)用使我國電廠的發(fā)展邁進(jìn)了一大步。

第二階段是90年代中期，火電廠自動化技術(shù)不斷完善并且逐步成熟，火電廠自動化水平不斷提高，這意味著我國火電廠實現(xiàn)自動控制化的程度越來越高，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）火電廠自動化體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）和爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）。隨著我國科技水平的提高，這些系統(tǒng)的功能使用率達(dá)到高質(zhì)量、高水平，單元機(jī)組監(jiān)控實現(xiàn)了以DCS的人—機(jī)界面為中心，傳統(tǒng)的后備監(jiān)控已基本取消。（2）火電廠自動化中的控制系統(tǒng)（DEH）采用DCS設(shè)備，實現(xiàn)了一體化。（3）打破了傳統(tǒng)火電廠控制不協(xié)調(diào)的局面。創(chuàng)造了新的單元機(jī)組中機(jī)爐電控制設(shè)計的協(xié)調(diào)發(fā)展，并且把發(fā)變組和廠用電控制（SCSG/A）納入單元機(jī)組DCS。（4）把火電廠中落后的自動化技術(shù)進(jìn)行改造和創(chuàng)新，在火電廠的自動化控制中全面應(yīng)用DCS。此階段標(biāo)志著我國火電廠熱工自動化的設(shè)備水平已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，總體應(yīng)用水平也正在逐步接近國際先進(jìn)水平。

第三階段是在90年代后期，對火電廠自動化設(shè)計提出新思路。我國火電廠自動化技術(shù)經(jīng)歷了初級階段的發(fā)展、鞏固，并在不斷努力中取得了一些成績，但仍存在一些問題。在2000年，對火電廠的規(guī)劃提出了電廠儀表和控制（I&C）系統(tǒng)設(shè)計原則，主要體現(xiàn)在以下4個方面：（1）單元機(jī)組控制進(jìn)一步智能化、自動化、控制中心小型化。（2）監(jiān)控系統(tǒng)物理分段設(shè)計原則在火電廠自動化中的應(yīng)用。（3）加強(qiáng)全廠輔助系統(tǒng)（車間）的集中監(jiān)控。（4）發(fā)展廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）和管理信息系統(tǒng)（MIS），形成全廠計算機(jī)監(jiān)控和信息網(wǎng)絡(luò)。這些設(shè)計思路將我國的火電廠控制推向更高的臺階，并走向國際化水平。

2 火電廠熱工自動化的內(nèi)容

火電廠熱工自動化是指在熱力生產(chǎn)和發(fā)電的過程中，在無人參與的情況下，采用自動化儀表和自動化控制裝置進(jìn)行檢測和控制，通過自動檢測、自動調(diào)節(jié)、自動報警、自動保護(hù)等方式，獲取火電廠熱力過程的參數(shù)測量與協(xié)調(diào)控制。

火電廠熱工自動化包括自動檢測、自動控制、自動報警、自動保護(hù)4個方面：（1）自動檢測是指在最少人工參與的情況下，火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中，對溫度、料位、壓力、轉(zhuǎn)速、振動、流量等參數(shù)進(jìn)行自動測量，反映生產(chǎn)過程中運行狀態(tài)的物理量、化學(xué)量和設(shè)備工作的參數(shù)。自動檢測的參數(shù)是火電機(jī)組能否正常運行的一個依據(jù)，通過自動檢測的參數(shù)可以分析核算機(jī)組的工作速度，同時也是事故分析的重要判斷依據(jù)。（2）自動控制是指為了確保設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性，熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程按照預(yù)定規(guī)律和預(yù)定數(shù)值自行調(diào)節(jié)和運行，保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定。自動控制可分為自動調(diào)節(jié)、順序控制和遠(yuǎn)方控制3個方面。（3）自動報警是指火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中檢測的參數(shù)與設(shè)定參數(shù)偏離時，會通過聲音、燈光提醒工作人員注意，以便及時發(fā)現(xiàn)故障并處理。（4）自動保護(hù)是指火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中，設(shè)備發(fā)生異常，檢測的參數(shù)與設(shè)定參數(shù)范圍不符以及相關(guān)設(shè)備運行條件不滿足要求時，相關(guān)設(shè)備會停止運行，以免造成嚴(yán)重故障。

3 火電廠熱工自動化的意義

（1）火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中，自動化系統(tǒng)越完善，檢測的數(shù)據(jù)參數(shù)就越接近合理參數(shù)范圍，從而產(chǎn)生高的熱效率和降低煤耗。（2）火電廠熱工自動化系統(tǒng)的自動化程度越高，越能保證機(jī)組設(shè)備的安全運行，避免產(chǎn)生不必要的耗損，從而使得機(jī)器設(shè)備的壽命延長，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)性和安全性。（3）火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中，如果遇到設(shè)備發(fā)生異常，自動化設(shè)備能及時進(jìn)行處理，保證設(shè)備及人身的安全。總之，火電廠的自動化系統(tǒng)技術(shù)為提高機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運行提供了保障，火電廠機(jī)組一旦離開自動化，就不可能實現(xiàn)最好的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

4 火電廠熱工自動化的發(fā)展

4.1 火電廠熱工自動化設(shè)備的發(fā)展

火電廠熱工自動化設(shè)備主要包括自動檢測儀表、自動控制儀表。

自動檢測儀表也被稱為熱工儀表。隨著計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、信息管理技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)越來越成熟，不斷呈現(xiàn)出集成化、智能化及微小化等特點。在1990年，熱工儀表和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)檢測系統(tǒng)已被火電廠運用。通過參數(shù)的采集與檢測，數(shù)據(jù)的保存和分析，數(shù)據(jù)共享，火電廠的工作人員可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)了解設(shè)備的運行情況，并作出合理的安排?，F(xiàn)代火電廠的計算機(jī)信息管理系統(tǒng)已經(jīng)越來越完善，其自動化程度也越來越高?；痣姀S的自動化裝置經(jīng)歷了機(jī)械式、電子管式、晶體管式、集成電路式以及微機(jī)型等幾個階段。

自動控制儀表也被稱作熱工自動調(diào)節(jié)裝置。其經(jīng)歷了5個階段：電子管式階段、晶體管式階段、集成電路組裝式階段、微機(jī)型式階段和網(wǎng)絡(luò)式階段。電子管式的典型代表是BTH型電子控制儀表和DDZ-Ⅰ型電動單元組合儀表；晶體管式的典型代表是DDZ-Ⅱ型電動單元組合儀表；集成電路組裝的典型代表是MZ-Ⅲ型、TF-900型組裝式控制儀表等；微機(jī)型式的典型代表是可編程控制器PLC。

4.2 火電廠熱工自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展

火電廠熱工自動化控制經(jīng)歷了單元機(jī)組監(jiān)控智能化、過程控制優(yōu)化以及現(xiàn)場和輔助車間系統(tǒng)的集控。隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，單元機(jī)組監(jiān)控智能化被廣泛運用到火電廠熱工自動化控制中，這標(biāo)志著我國火電廠的熱工自動化發(fā)生了質(zhì)的飛躍。儀表中的智能管理軟件在火電廠中運用，通過智能傳感器獲得參數(shù)設(shè)置，通過計算各類誤差，自動反映儀表的運行狀況變化，并生成報告。例如：閥門智能管理軟件是判斷閥門是否正常的依據(jù)，是對閥門運行調(diào)試、自動標(biāo)定和開度的檢測，對閥門性能進(jìn)行評估。智能化的系統(tǒng)軟件為火電廠熱工技術(shù)中存在的隱患檢測提供基礎(chǔ)，在設(shè)備還未發(fā)生嚴(yán)重故障時發(fā)出報警，提示運行、檢修人員修理。智能化的系統(tǒng)軟件提高了火電廠熱工機(jī)組運行的安全性，為分析、預(yù)測機(jī)器性能發(fā)揮了作用。單元機(jī)組監(jiān)控智能化將使機(jī)組檢修人員對機(jī)器的檢測由定期檢測、被動式維護(hù)轉(zhuǎn)向主動式、預(yù)測式的維護(hù)方式。

火電廠熱工自動化控制技術(shù)中，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)范圍和產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)是當(dāng)前優(yōu)化控制過程的任務(wù)。隨著電力發(fā)展的進(jìn)步，安全化、經(jīng)濟(jì)化已經(jīng)取得了明顯的成效，火電廠中的安裝調(diào)試軟件將會得到廣泛應(yīng)用，在熱工過程進(jìn)行控制優(yōu)化。在確保環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的條件下，合理安排機(jī)組的負(fù)荷任務(wù)，使得單機(jī)AGC方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿珡S負(fù)荷分配方式。

經(jīng)濟(jì)在發(fā)展，火電廠運行人員的素質(zhì)也在提高，因此輔助車間系統(tǒng)的集控也將被廣泛應(yīng)用。由于輔助車間的位置分散，信號差，網(wǎng)絡(luò)受到干擾，因此監(jiān)控系統(tǒng)主干通信可以采用多模光纜來保證信號。各個輔助車間選用不同的設(shè)備，控制系統(tǒng)的通訊協(xié)議也不同，因此，事先規(guī)劃好網(wǎng)絡(luò)通信轉(zhuǎn)化問題很有必要。

5 結(jié)語

總之，為保證火電廠的安全、環(huán)保和高效率，必須加強(qiáng)信息化技術(shù)的應(yīng)用?；痣姀S熱工自動化系統(tǒng)必將向著智能化、一體化方向發(fā)展。

［1］李陽春，夏靜波.火電廠熱工自動化的發(fā)展和展望［J］.電站系統(tǒng)工程，2003，19（6）：55～56

［2］張東實，李亮.火電廠輸煤自動化的發(fā)展與探討［J］.電氣傳動自動化，2009，31（6）：52～54