火電廠熱工自動化技術(shù)改造分析

劉姝穎

摘 要：隨著電力事業(yè)的發(fā)展，火電廠熱工自動化程度不斷提高，使得熱工自動化設(shè)備和系統(tǒng)在火電機組安全經(jīng)濟運行中的作用愈來愈顯得重要。目前，我國在火力發(fā)電領(lǐng)域加強了技術(shù)改革，現(xiàn)階段的電廠熱工自動化已經(jīng)得到了很大的發(fā)展。隨著電力行業(yè)體制改革，火電廠熱工自動化系統(tǒng)技術(shù)改造已成為必然。該文就火電廠熱工自動化技術(shù)改造進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：火電廠 熱工自動化 改造

中圖分類號：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（c）-0048-02

自動化隨著電力事業(yè)的發(fā)展，機組容量的增大，火電廠熱工自動化程度不斷提高，熱工監(jiān)控范圍不斷擴大，使得熱工自動化設(shè)備和系統(tǒng)在火電機組安全經(jīng)濟運行中的作用愈來愈顯得重要，而目前，電力生產(chǎn)企業(yè)的熱工自動化系統(tǒng)也處于不斷的升級改造當(dāng)中。作為機組主要控制系統(tǒng)的DCS，火電廠熱工自動化已在控制結(jié)構(gòu)和控制范圍上發(fā)生了巨大的變化；另一方面隨著廠級監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)、現(xiàn)場總線技術(shù)和基于現(xiàn)代控制理論的控制技術(shù)的應(yīng)用，給熱工自動化系統(tǒng)注入了新的活力。本文呢在深入探析我國火電廠熱工自動化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、DCS功能范圍的基礎(chǔ)上，提出汽輪機控制系統(tǒng)改造優(yōu)化方案，為火電廠熱工自動化技術(shù)改造提供了理論指導(dǎo)。

1 熱工自動化的現(xiàn)狀

熱工自動化技術(shù)是對生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理、決策，達(dá)到確保安全、增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、減員增效等目的的綜合性高新技術(shù)。其中，測量裝置和執(zhí)行機構(gòu)在原理和結(jié)構(gòu)上沒有新的變化，只是引入了智能化、網(wǎng)絡(luò)通信接口、微處理器等，可以實現(xiàn)計算機遠(yuǎn)程設(shè)定、控制，逐步向現(xiàn)場總線方向發(fā)展，其核心已逐步由計算機控制系統(tǒng)取代。未來一段時間里，現(xiàn)場總線將與DCS、PLC相互依存發(fā)展，現(xiàn)場總線借助于DCS和PLC平臺發(fā)展自身的應(yīng)用空間，DCS和PLC則借助于現(xiàn)場總線完善自身的功能。

2 DCS改造的現(xiàn)狀及其功能范圍

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，DCS系統(tǒng)成為火力發(fā)電廠不可缺少的重要組成部分，其精準(zhǔn)高效的自動化程度，得到了相關(guān)專業(yè)人士的認(rèn)可。從指標(biāo)測試和運行狀況來看，通過DCS改造之后火電廠機組的系統(tǒng)功能指標(biāo)大致都已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計的基本要求，即：完善的人機界面交互功能和畫面監(jiān)控功能；同時順序控制系統(tǒng)也實現(xiàn)了熱力系統(tǒng)的輔機和相關(guān)設(shè)備按順序和時間間隔自動動作，從而在很大程度上減少了人工操作，最終保證了設(shè)備運行的的安全性；系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)都大大優(yōu)于原系統(tǒng)，熱工自動投入率達(dá)到100%，機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的投入，使機組運行中主要熱力參數(shù)控制穩(wěn)定，AGC投入使機組對電網(wǎng)負(fù)荷適應(yīng)能力增強。其控制功能情況大致如下。

（1）單元機組DCS系統(tǒng)

典型的DCS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由過程控制層、控制管理層和生產(chǎn)管理層組成.過程控制層采用現(xiàn)場總線技術(shù)，將現(xiàn)場總線接口模件作為DCS I/O模件連接現(xiàn)場總線智能設(shè)備，從系統(tǒng)上將熱工控制與電氣控制合二為一構(gòu)成單元機組DCS-FCS控制系統(tǒng)。

（2）公用DCS系統(tǒng)

燃油泵房、儀表及檢修用壓縮空氣系統(tǒng)、熱網(wǎng)系統(tǒng)、脫硝氨氣站、廠用電公用部分等納入機組公用域監(jiān)控，可分別由任一單元機組DCS操作員站進(jìn)行監(jiān)控，正常運行時通過閉鎖由#1機組操作站監(jiān)控，當(dāng)#1機組檢修時，監(jiān)控權(quán)可切換至#2機組操作站監(jiān)控。

（3）輔助車間DCS系統(tǒng)

鍋爐補給水處理、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)、凈水站、綜合水泵房、污水處理系統(tǒng)、電除塵、氣力除灰、機械除渣、汽水取樣及加藥系統(tǒng)、集中空調(diào)等輔助車間組成全廠輔助車間分散控制系統(tǒng)。

監(jiān)控布置為“3+1”即“3分散+1集中”，即在現(xiàn)場水、煤、灰3個分散控制點分別設(shè)置操作員站和控制柜，同時在主廠房集中控制室內(nèi)也設(shè)置操作站，與現(xiàn)場操作站的通訊連接采用光纖。

3 火電廠熱工自動化技術(shù)改造策略

（1）提高機組整體運行水平

通過改造要做到降低煤耗、提高可用率、減少運行人員，并能實現(xiàn)AGC和適應(yīng)調(diào)頻調(diào)峰要求。因此，老機組自動化改造工作不能獨立進(jìn)行，必須與主機、輔機的技術(shù)更新工作配合進(jìn)行。完善的自動化只能建立在可控性好的機組和可靠性高的自動化裝置基礎(chǔ)上，任何脫離主輔機改造的自動化改造都是難以取得實效的。

（2）變頻器突破高端路線

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，各行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模增大，所使用的高壓電動機的容量也越來越大。高壓交流大功率電動機直接啟動會造成許多危害，如對電網(wǎng)造成電壓的下降，影響共網(wǎng)其它設(shè)備的正常運行；再則會對電動機及其所帶設(shè)備造成沖擊，加速設(shè)備的老化和損壞，增加設(shè)備的維護量。故高壓交流大功率電動機的啟動成為各行各業(yè)日益關(guān)注的問題。相比傳統(tǒng)的軟啟動方式，火電廠變頻器軟啟動裝置不僅具備體積小、重量輕、啟動重復(fù)性強、維護保養(yǎng)簡便、系統(tǒng)效率高等優(yōu)點，還可以在限流的同時保持較高的啟動轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)真正的平滑啟動過程。其特有的多單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)，無需額外配置濾波裝置，就可以很好地滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對諧波失真的要求。作為目前技術(shù)指標(biāo)最優(yōu)異的軟啟動設(shè)備，廣電電氣還具有國產(chǎn)化所帶來的價格優(yōu)勢，實現(xiàn)了極高的性價比，化解了進(jìn)口高壓變頻裝置價格昂貴的矛盾，在工業(yè)生產(chǎn)快速發(fā)展的趨勢下，無疑將成為客戶解決高壓交流大功率電動機啟動問題的最佳選擇。

（3）節(jié)能環(huán)保高壓變頻技術(shù)應(yīng)用

近幾年，由于能源緊張及生產(chǎn)工藝等各方面的要求，使用高壓火電廠高壓變頻器已成為大型生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能工作的必由之路。

高壓變頻器裝置主要由移相變壓器、功率單元、控制系統(tǒng)、旁路柜、水冷卻系統(tǒng)等部分組成，另外還可根據(jù)需要配置輸出LC濾波器。裝置的每一相都由三個功率單元串聯(lián)構(gòu)成，共包括9個功率單元。每個功率單元的主電路結(jié)構(gòu)完全一致，單個功率單元為基本的“交—直—交”逆變電路，主要包括橋式整流電路、直流濾波電容、橋式逆變電路等。移相變壓器二次側(cè)輸出的三相交流電通過三相整流橋變換為直流電，再輸入逆變橋（H橋）進(jìn)行逆變。通過對開關(guān)器件的通/斷狀態(tài)進(jìn)行SPWM控制，逆變橋可以輸出頻率和電壓均可調(diào)的交流電。輸出LC濾波器可以對輸出電壓進(jìn)行濾波，使輸出波形非常接近于正弦波。裝置具備旁路功能，在變頻器檢修期間可以將其旁路，同時將6kV/50Hz交流電源接到電動機，以保證電動機運行的連續(xù)性。裝置通過改變施加到高壓電動機上的電源的頻率和電壓，可以實現(xiàn)高壓電動機的調(diào)速運行，可以大幅度地節(jié)約電能。

4 結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，各行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模增大，所使用的高壓電動機的容量也越來越大。高壓交流大功率電動機直接啟動會造成許多危害，如對電網(wǎng)造成電壓的下降，影響共網(wǎng)其它設(shè)備的正常運行；再則會對電動機及其所帶設(shè)備造成沖擊，加速設(shè)備的老化和損壞，增加設(shè)備的維護量。但是經(jīng)過熱電行業(yè)的技術(shù)改革，可以在很大程度上解決這一問題，從而使熱工自動化系統(tǒng)得到了深度的優(yōu)化。

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