關(guān)于常見電廠熱工自動(dòng)控制技術(shù)的研究

【摘要】近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和電廠建設(shè)事業(yè)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的電廠熱工控制模式和手段已經(jīng)不能有效適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，尤其難以滿足電力工業(yè)控制單元機(jī)組的客觀要求。在單元機(jī)組、電廠熱工發(fā)電設(shè)備控制過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行智能化控制，成為當(dāng)前電廠熱工控制技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)。本文將對(duì)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的構(gòu)成、存在著的問(wèn)題進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上就如何有效確保電廠熱工自動(dòng)控制，談一下自己的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，以供參考。

【關(guān)鍵詞】電廠；熱工；自動(dòng)化；控制技術(shù)；研究

對(duì)于電廠熱工自動(dòng)化而言，它主要以電廠發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)測(cè)量、設(shè)備自動(dòng)控制、信息數(shù)據(jù)處理以及報(bào)警和保護(hù)為基礎(chǔ)，采用自動(dòng)化系統(tǒng)和技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作、控制之目的。電廠實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為確保發(fā)電設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性，需對(duì)發(fā)電設(shè)備實(shí)行自動(dòng)化控制，電廠熱工自動(dòng)化控制，關(guān)系著整個(gè)電廠的可持續(xù)發(fā)展，因此加強(qiáng)對(duì)控制技術(shù)的研究，具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1、電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)概述

1.1熱工測(cè)量技術(shù)。1.溫度測(cè)量。電廠熱工測(cè)量過(guò)程中，其溫度測(cè)量傳感器中主要采用的是熱電偶熱電阻，部分電廠也用到了其他類型的熱敏元件，比如金屬膜水銀溫包等，這些是測(cè)量溫度的一次元件；2.壓力測(cè)量。其中傳感器以應(yīng)變?cè)砟て瑸橹?，彈簧管、變送器位移檢測(cè)原理，二次儀表多采用數(shù)顯形式；3.流量測(cè)量。采用的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件通常以差壓原理測(cè)量為主，只有少數(shù)電廠仍然采用傳統(tǒng)的齒輪、渦輪等流量計(jì)，比如燃油流量測(cè)量；4.液位測(cè)量。液位測(cè)量過(guò)程中，以差壓原理經(jīng)壓力補(bǔ)償測(cè)量作為主流，將電接點(diǎn)與工業(yè)電視一同應(yīng)用。

1.2DCS系統(tǒng)。實(shí)踐中可以看到，當(dāng)前使用較多的大機(jī)組儀控系統(tǒng)以DCS系統(tǒng)為主，該系統(tǒng)和技術(shù)電廠發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的應(yīng)用作用日益凸顯，如下圖，為一汽包水位控制示意圖。鍋爐給水系統(tǒng)主要由兩個(gè)給水調(diào)節(jié)閥，其中DN150調(diào)節(jié)閥是主調(diào)節(jié)閥，在正常負(fù)荷和高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)使用；旁通管設(shè)一個(gè)調(diào)節(jié)閥，在低負(fù)荷時(shí)使用，作為備用閥。在自動(dòng)給水狀態(tài)下，只允許其中之一自動(dòng)調(diào)節(jié)給水，此時(shí)，另一調(diào)節(jié)閥可畫面手動(dòng)給水；在程序投入之前，操作人員需事先選定一個(gè)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)投入。

對(duì)于DCS系統(tǒng)而言，其主要是相對(duì)于現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)而言的，該系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)建立起來(lái)的，它將局域網(wǎng)變成安全可靠性、實(shí)時(shí)性要求更高的網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)，在當(dāng)前電廠熱工控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。

2、電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)問(wèn)題分析

隨著電廠熱工自動(dòng)化水平的不斷提升，雖然自動(dòng)化控制技術(shù)有其自身的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)踐應(yīng)用中也所有創(chuàng)新和提升，但在具體的生產(chǎn)應(yīng)用中，依然還存在著一些問(wèn)題，總結(jié)之，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1電廠設(shè)備自動(dòng)化水平。對(duì)于電廠熱工控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平而言，其主要決定于以下幾個(gè)方面，即發(fā)電機(jī)組在整個(gè)電廠設(shè)備中的地位、電網(wǎng)對(duì)電廠發(fā)電機(jī)組提出的要求；發(fā)電機(jī)組可控制性、可承受負(fù)荷能力；控制設(shè)備與測(cè)量?jī)x表的種類與質(zhì)量；對(duì)電廠設(shè)備自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)能力和水平；同時(shí)，還包括安裝與調(diào)試，最終自動(dòng)化控制系統(tǒng)能取得怎樣的控制效果，很多程度上還決定于電廠自身的管理機(jī)制即運(yùn)行維護(hù)水平。

2.2單元機(jī)組控制、DCS一體化水平。實(shí)踐中可以看到，爐機(jī)電融一體化是當(dāng)前電廠單元機(jī)組的主要技術(shù)特征，而且DCS技術(shù)應(yīng)用以后，因該技術(shù)自身具有高度的安全可靠性，所以可以與電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)密切的聯(lián)系在一起，形成新型的單元機(jī)組格局。第一，爐機(jī)電控制。傳統(tǒng)的電站建設(shè)中，變壓器機(jī)組、發(fā)電設(shè)備以及電廠用電監(jiān)控系統(tǒng)等，都是單獨(dú)一條線路；然自動(dòng)化控制模式下的電廠設(shè)備，基本上都才用了集中控制模式，于是要求上述系統(tǒng)必須與爐機(jī)分離開來(lái)。究其原因，主要是因?yàn)榘l(fā)電站運(yùn)行操作過(guò)程中，采取的是爐機(jī)電分管機(jī)制。第二，DCS一體化功能覆蓋。DCS功能的一體化，即簡(jiǎn)以DCS為主體，以網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)新型的有效傳輸和共享，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)約化，通過(guò)減少對(duì)電廠熱工設(shè)備的有效操作，降低值班人員的工作強(qiáng)度，提高工作質(zhì)量和效率。

3、確保電廠熱工自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用可靠性的有效策略

基于以上對(duì)電廠熱工控制技術(shù)組成、存在著的主要問(wèn)題分析，筆者認(rèn)為熱工自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，若要確保其安全可靠性，可從以下幾個(gè)方面著手：

3.1提高發(fā)電機(jī)組運(yùn)行監(jiān)管水平。在電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)建設(shè)條件下，首先應(yīng)當(dāng)確保單元機(jī)組設(shè)備能夠正常的運(yùn)行。對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)而言，最主要的就是發(fā)電機(jī)組，尤其是最為現(xiàn)代化發(fā)電機(jī)組核心的大容量機(jī)組。實(shí)踐中可以看到，因其系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜，所以應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)視操作，細(xì)化指令。比如，400MW至700MW的發(fā)電機(jī)組，其總信息量可達(dá)6000點(diǎn)，而且其運(yùn)作過(guò)程中的具體操作指令也超過(guò)了1300個(gè)。針對(duì)這樣的大容量發(fā)電機(jī)組，若采用傳統(tǒng)的人工操作模式來(lái)完成，要確保其安全運(yùn)行，顯然難度非常的大。基于此，電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)建設(shè)與技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)全面提高發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)管水平。

3.2優(yōu)化和完善過(guò)程控制專用軟硬件。當(dāng)電廠熱工控制系統(tǒng)采用分散控制系統(tǒng)以后，雖然鍋爐、汽輪機(jī)的控制水平有了很大程度的提升，但很多電廠單元機(jī)組控制過(guò)程中依然還沿襲著傳統(tǒng)的控制模式。比如，在控制盤臺(tái)安裝模擬儀表光字牌、裝設(shè)適量的開關(guān)按鈕等，該做法導(dǎo)致鍋爐、控制室以及汽輪機(jī)與DCS系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)不暢，嚴(yán)重影響了電廠熱工自動(dòng)化控制水平。DCS在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要作用于發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、主廠房用電系統(tǒng)，對(duì)不停電電源、支流以及保安電源系統(tǒng)，進(jìn)行監(jiān)控；對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)而言，應(yīng)當(dāng)對(duì)DCS納入廠用電快速切換、自動(dòng)準(zhǔn)同期待等，進(jìn)行重點(diǎn)考慮。近年來(lái)，隨著電廠熱工自動(dòng)化建設(shè)的不斷深化，整個(gè)熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)逐漸向DCS方向發(fā)展，然DCS本身也存在著一些缺陷與不足，比如智能化水平還有待進(jìn)一步提高，難以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的信息要求。因此，電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，很多程度上還決定于過(guò)程控制專用軟硬件的優(yōu)化與完善。

3.3集中配置單元機(jī)組。電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)中，對(duì)參數(shù)測(cè)量、信息數(shù)據(jù)處理以及控制和報(bào)警保護(hù)等工序，基本上都是通過(guò)自動(dòng)化儀表以及自動(dòng)控制設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的。從某種意義上來(lái)講，電廠熱工自動(dòng)化控制，對(duì)于確保電廠熱工裝置的安全可靠性、改善勞動(dòng)強(qiáng)度以及提高整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，具有非常重要的作用。對(duì)于電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)而言，一般由一臺(tái)或兩臺(tái)單元機(jī)組構(gòu)成，其中電子室由一系列不同小型電子設(shè)備組成。近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)電能資源的需求量也在不斷的提高，電廠熱工集控室建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí)，也出現(xiàn)了可以集合全電廠單元機(jī)組的超大型控制室，這在很大程度上促進(jìn)了單元機(jī)組電子設(shè)備集中配置效率和快速發(fā)展，同時(shí)也是優(yōu)化和保證電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)有效應(yīng)用的關(guān)鍵。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，電廠熱工自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用和控制系統(tǒng)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，各工作環(huán)節(jié)之間聯(lián)系非常的緊密，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了故障問(wèn)題，都可能會(huì)對(duì)整個(gè)電廠熱工控制系統(tǒng)的安全可靠性產(chǎn)生影響，甚至造成更為嚴(yán)重的事故。因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)思想重視，加強(qiáng)控制機(jī)制和控制技術(shù)創(chuàng)新，只有這樣才能確保電廠熱工控制系統(tǒng)機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性、穩(wěn)定性，才能確保電廠熱工自動(dòng)化建設(shè)的順利進(jìn)行。