淺析熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新與應(yīng)用

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，熱工自動(dòng)化在火力發(fā)電中應(yīng)用與創(chuàng)新也在不斷發(fā)展，以新理論、新材料和新的生產(chǎn)工藝制作的傳感器、變送器不斷地被開發(fā)應(yīng)用，控制系統(tǒng)和控制裝置也取得跨越式發(fā)展。本文針對(duì)熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了熱工自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：熱工自動(dòng)化技術(shù) 火力發(fā)電 應(yīng)用與創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（b）-0116-01

自20世紀(jì)80年代我國(guó)以來，我國(guó)火力發(fā)電中的熱工自動(dòng)化技術(shù)伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以新理論、新材料和新的生產(chǎn)工藝制作的傳感器、變送器不斷地被開發(fā)應(yīng)用，控制系統(tǒng)和控制裝置也取得跨越式發(fā)展。我國(guó)火力發(fā)電中的熱工自動(dòng)化技術(shù)在熱工測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)化控制及其系統(tǒng)和DCS等技術(shù)應(yīng)用較為普遍。

1 熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 熱工測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

熱工測(cè)量技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在溫度的測(cè)量、壓力的測(cè)量、流量測(cè)量以及液位測(cè)量四個(gè)方面。在溫度測(cè)量方面，火電廠熱工測(cè)量控制系統(tǒng)的溫度測(cè)量傳感器，以熱電偶熱電阻為一次元件，有些地方也用熱敏元件?；痣姀S熱工測(cè)量控制系統(tǒng)的溫度變送器在125 MW以下機(jī)組中一般采用DDZ-2型的溫度變送器，這種變送器一般配備的二次儀表是小條形指示儀表或者長(zhǎng)圖型記錄儀表，而在300 MW以上的機(jī)組中則由熱電偶熱電阻信號(hào)直接進(jìn)入電子室。在壓力測(cè)量方面，采用的傳感器多是應(yīng)變?cè)淼哪て蛷椈晒?，變送器采用位移檢測(cè)原理或電阻電容檢測(cè)原理，二次儀表數(shù)顯居多。在流量測(cè)量方面，一般采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件依據(jù)差壓原理進(jìn)行測(cè)量，大機(jī)組則用汽機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)的壓力通用公式計(jì)算得出。二次儀表為數(shù)字智能化儀表。在液位測(cè)量方面，采用的傳感器為稱重式傳感器或者電容式傳感器，采用的變送器為4～20 mA變送器。[1]

1.2 自動(dòng)控制及其系統(tǒng)的應(yīng)用

自動(dòng)控制及其系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)、主汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、機(jī)爐負(fù)荷協(xié)調(diào)控制和開環(huán)控制等方面。在汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面采用三沖量系統(tǒng)和串級(jí)系統(tǒng)，在大機(jī)組中依據(jù)負(fù)荷將單沖量、三沖量進(jìn)行切換來達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。在燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面，由于爐膛負(fù)壓系統(tǒng)與送風(fēng)系統(tǒng)相互作用，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，如果加負(fù)荷則先加風(fēng)再加煤；減負(fù)荷時(shí)，先減煤再減風(fēng)。在主汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面，一般采用串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過對(duì)水溫的降低來對(duì)主汽溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是由于多容環(huán)節(jié)的汽溫調(diào)節(jié)對(duì)象延遲時(shí)間常數(shù)較大，所以為了加大對(duì)主汽溫度的調(diào)節(jié)的可控性，采取了諸如史密特時(shí)間預(yù)估算法控制、模糊控制等控制策略，而對(duì)于大機(jī)組則選取預(yù)估算法控制、 自適應(yīng)控制、補(bǔ)償法控制等控制策略來使主汽溫的溫度調(diào)節(jié)的可控性大大提高。在機(jī)爐負(fù)荷協(xié)調(diào)控制方面，一般采用基本方式、鍋爐跟隨方式、汽機(jī)跟隨方式和協(xié)調(diào)方式等方式來對(duì)機(jī)爐負(fù)荷進(jìn)行控制。所謂的基本方式就是針對(duì)汽機(jī)主控?zé)o法進(jìn)行自動(dòng)化控制而采用手動(dòng)控制的一種方式；而鍋爐跟隨方式主要由于汽機(jī)主控在手動(dòng)方式，使鍋爐主控在手動(dòng)方式；汽機(jī)跟隨方式因汽機(jī)跟隨鍋爐主控而在手動(dòng)控制；協(xié)調(diào)方式指鍋爐主控與汽機(jī)主控都在自動(dòng)控制。[2]

1.3 DCS系統(tǒng)的應(yīng)用

DCS系統(tǒng)在火電廠發(fā)電機(jī)組控制中有較長(zhǎng)的時(shí)間，是一種建立在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)研究的基礎(chǔ)之上的控制系統(tǒng)。它通過將將局域網(wǎng)技術(shù)與發(fā)電機(jī)組控制結(jié)合起來，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)。由于DCS系統(tǒng)中有數(shù)量眾多的未處理器，單個(gè)微處理器只負(fù)責(zé)較小范圍內(nèi)的控制任務(wù)，單個(gè)微處理器發(fā)生故障，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響較小，將控制系統(tǒng)的故障集中這一劣勢(shì)得到有效解決。此外DCS系統(tǒng)能使控制室尺寸和控制表盤的長(zhǎng)度控制有效范圍內(nèi)，使控制系統(tǒng)的電纜需求量大大降低，同時(shí)使控制系統(tǒng)所需要的設(shè)備和元件數(shù)量大大減少，從而使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本大大降低，提高了火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2 熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新

2.1 單元機(jī)組監(jiān)控智能化

我國(guó)關(guān)于單元機(jī)組智能化才剛剛起步，但是作為未來單元機(jī)組控制的發(fā)展方向，信息智能化儀表和軟件必然會(huì)在單元機(jī)組控制中得到廣泛應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組監(jiān)控智能化。

2.2 優(yōu)化過程控制軟件

在火力發(fā)電廠控制系統(tǒng)中，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)等新技術(shù)的應(yīng)用，使控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍和和品質(zhì)指標(biāo)得到一定程度的優(yōu)化，但是這些新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)控制系統(tǒng)運(yùn)行效果的提升卻少之又少，在電力行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，為了提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)能力，急需方便安裝調(diào)試的專用過程控制軟件，特別是燃燒控制軟件、蒸汽溫度調(diào)節(jié)軟件以及其性能分析軟件，開發(fā)這類專用的過程控制軟件，能有效提高控制系統(tǒng)對(duì)過程的控制，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)能力。對(duì)于DCS系統(tǒng)，應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展結(jié)合起來，借助現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展不斷完善自身功能。

2.3 集中布置單元機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)

單元機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)物理布置集中化將集控室的概念進(jìn)一步擴(kuò)大，使集控室的概念不僅僅停留在電子設(shè)備間，更擴(kuò)大到整個(gè)電廠的單元機(jī)組。不僅使單元機(jī)組的電子設(shè)備的物理布置集中化，也使現(xiàn)場(chǎng)一般的監(jiān)控信號(hào)通過遠(yuǎn)程I/O柜的配置方式也實(shí)現(xiàn)集中化，這樣不僅充分利用了廠房的物理空間，也減少了電纜的需求量，提高了機(jī)組的運(yùn)行管理水平，從而為電力企業(yè)帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 應(yīng)用無線測(cè)量技術(shù)

將無線測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中，通過與DCS技術(shù)相結(jié)合，能使測(cè)量系統(tǒng)更全面地掌握過程中出現(xiàn)的問題，對(duì)關(guān)鍵工藝的信息也會(huì)掌握地更為詳盡，為推動(dòng)基本過程和熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展完善提供了重要保障。通過無線測(cè)量技術(shù)，能使熱工自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用成本大大較少，同時(shí)對(duì)諸如污水區(qū)域測(cè)量、供熱量、供油量等都能進(jìn)行有效的遠(yuǎn)程監(jiān)控，為熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠有更廣闊的的應(yīng)用空間提供了重要依據(jù)。

3 結(jié)語

熱工自動(dòng)化技術(shù)緊隨科技的發(fā)展而進(jìn)步，在未來的發(fā)展階段，熱工自動(dòng)化技術(shù)將與新技術(shù)、新材料、新理論緊密結(jié)合，使其在火力發(fā)電廠的應(yīng)用范圍將更為廣闊，為電力企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)能力提供重要的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳永存.高度集中的輔控網(wǎng)在國(guó)華寧海電廠一期工程中的實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化博覽，2010（3）.

[2]李陽春，夏靜波.火電廠熱工自動(dòng)化的發(fā)展和展望[J].電站系統(tǒng)工程，2009（6）.