談熱工自動化控制在火電廠的應(yīng)用及發(fā)展

【摘 要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展，火電廠對于技術(shù)的要求也在不斷的提高。從自動化設(shè)備方面來看，傳統(tǒng)的組裝儀表已經(jīng)發(fā)展為現(xiàn)代的數(shù)字儀表，自動化系統(tǒng)所采用的控制設(shè)備也向更精良的方向發(fā)展。并且，火電廠熱工自動化有著廣闊的發(fā)展前景?；诖?，文章對熱工自動化控制在火電廠的應(yīng)用及發(fā)展進行分析，以期能夠提供一個借鑒。

【關(guān)鍵詞】火電廠；熱工自動化控制；應(yīng)用；發(fā)展

1.我國電廠熱工自動化發(fā)展現(xiàn)狀

我國電廠熱工自動化事業(yè)從20世紀(jì)中葉起步，在隨后的幾十年發(fā)展過程中，我國實現(xiàn)了電廠熱工由人工操作到現(xiàn)智能化、自動化的轉(zhuǎn)變，可以說我國電廠熱工自動化已經(jīng)取得了顯著成就。但目前，我國電廠熱工自動化水平和西方發(fā)達國家比依然有很大的差距。

現(xiàn)階段國內(nèi)的電廠熱工機組主要采用DCS控制系統(tǒng)，由系統(tǒng)進行操作，熱工自動化基本成型。國內(nèi)DCS系統(tǒng)價格相對較低，但后期系統(tǒng)運行、維護成本都較高，嚴(yán)重制約了該系統(tǒng)的進一步推廣。同時，國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在程序運行、程序編制存在一定缺陷，設(shè)備之間的匹配、系統(tǒng)之間的搭建都不夠合理，國產(chǎn)DCS系統(tǒng)的弊端十分明顯。

國內(nèi)電廠機組雖然都采用DCS控制系統(tǒng)，但由于國內(nèi)外DCS系統(tǒng)存在的差距，導(dǎo)致我國電廠熱工自動化出現(xiàn)以下兩種情況。一是由于國外的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)十分成熟，并且各種儀表與機組的穩(wěn)定性能好、參數(shù)設(shè)置符合我國電廠熱工自動化需求、設(shè)備運行起來十分完善，導(dǎo)致我國電廠機組、DCS系統(tǒng)及相關(guān)編制軟件都從國外進口。二是國產(chǎn)機組、進口儀表設(shè)備、DCS系統(tǒng)與國內(nèi)DCS運行程序的組合。雖然我國自主研制的DCS系統(tǒng)中存在一些問題，但由于價格低廉，但依舊有部分電廠采用國內(nèi)自主編制的DCS運行程序，用來降低整個生產(chǎn)成本。這些企業(yè)往往相關(guān)設(shè)備與自動化系統(tǒng)依靠進口，但運行程序采用國產(chǎn)品牌。

電廠熱工自動化是一項集智能生產(chǎn)、智能系統(tǒng)運行為一體的現(xiàn)代系統(tǒng)科技。雖然我國電廠熱工自動化技術(shù)有諸多不足，但總體來說，我國電廠熱工自動化技術(shù)發(fā)展前景更加廣闊。在未來，隨著科技的發(fā)展，我國電廠熱工自動化技術(shù)必然會迎來新的發(fā)展機遇，實現(xiàn)技術(shù)、編程、設(shè)計思想上的突破，實現(xiàn)自身跨越式發(fā)展。

2.熱工自動化控制技術(shù)的應(yīng)用

2.1電氣控制納入分散控制系統(tǒng)

在我國電力行業(yè)中，一項新技術(shù)的誕生，伴隨的是對單元機組控制方式的更新，如果新技術(shù)用原有的控制方式對單元機組進行控制，也就是在控制盤臺上大量設(shè)置模擬儀表光字牌和開關(guān)按鈕，必會產(chǎn)生汽輪機和鍋爐的DCS控制不能與室內(nèi)控制不協(xié)調(diào)的狀況，長期發(fā)展下去，必會阻礙火電廠熱工自動化控制技術(shù)的發(fā)展。將DCS納入到電氣控制的范圍，主要進行的是信號控制和測量，具體包括的是低壓廠用工作變壓器、高壓啟動變壓器以及發(fā)電機變壓器線路組等信號控制和測量。同時，保安電源系統(tǒng)、不停電電源系統(tǒng)和直流系統(tǒng)，尤其是自動準(zhǔn)同期和廠用電快速切換以及發(fā)電機勵磁系統(tǒng)等都需要納入分散控制系統(tǒng)（DCS）中進行檢測和控制?，F(xiàn)在，我國分散控制系統(tǒng)納入到電氣控制中的實例越來越多，成功的經(jīng)驗越來越豐富，但是和發(fā)達國家比較起來，我國應(yīng)用DCS技術(shù)還有很大的欠缺。

2.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）的廣泛應(yīng)用

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，簡稱FCS，是DCS和與PLC的完善和革命性發(fā)展。由于分散控制系統(tǒng)對自動化控制中一些局部故障有很好的修復(fù)作用，使得這些故障對整個系統(tǒng)的影響相對變小。這些年，隨著各種軟件和硬件技術(shù)的成熟發(fā)展，自動化控制系統(tǒng)的可靠性有了突破性的發(fā)展。這就是我國火電廠熱工自動化控制系統(tǒng)大部分都采用分散控制系統(tǒng)的原因。但是，在上位機系統(tǒng)對現(xiàn)場儀表的信息要求方面，DCS并不能達到預(yù)期的效果，嚴(yán)重影響設(shè)備控制過程中視野的范圍，使得上位機系統(tǒng)功能不能正常發(fā)揮?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）能夠得到專業(yè)人士的廣泛推崇，并在實際的系統(tǒng)中得到大幅度的應(yīng)用，就是FCS可以在現(xiàn)場儀表和上位機上進行數(shù)字通信，滿足了上位機系統(tǒng)對現(xiàn)場儀表的信息要求。

2.3智能控制應(yīng)用不斷增加

據(jù)火電廠研究人員分析總結(jié)，經(jīng)過了50年發(fā)展的火電廠熱工控制理論可以歸結(jié)為經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論以及現(xiàn)代智能控制理論三個階段。在發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的計算機技術(shù)和逐步更新并進一步完善的控制技術(shù)手段的帶動下，智能控制現(xiàn)在已經(jīng)登上了自動化控制的巔峰。作為新型控制方法的智能控制，基本上可以解決自動化控制中的大時滯、非線性和無精確數(shù)學(xué)模型對象等常見的控制問題。

3.熱工自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用案例

3.1監(jiān)控系統(tǒng)的集中化布置

以往控制中心中一般僅有一到兩臺單元機組，隨著熱工自動化控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用以及火電廠單位機組容量的提升，常規(guī)式分割機組設(shè)備間的措施已經(jīng)較為落后。目前，大部分火電廠中均把廠內(nèi)全部機組均整合于一個控制室內(nèi)，使得集中控制的規(guī)模得到有效提高，人工自動化控制管理工作也更為高效。

3.2控制過程中自動化軟件的應(yīng)用

自動化軟件的應(yīng)用，可以有效減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，提高火電廠生產(chǎn)運營效率。就目前計算機技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)狀來看，自動化軟件的應(yīng)用取得了一定成就，未來發(fā)展空間也較為廣闊。在國內(nèi)部分電廠的實際運營當(dāng)中，部分火電廠引入了專用的熱工自動化控制軟件，針對電廠燃燒機整齊溫度的有效控制、設(shè)備性能分析工作進行了全面完善，實踐證明，該類軟件具有較高的經(jīng)濟效益，且安全性和通用性也較強，方便運營維護，故值得進一步推廣。

3.3順序控制系統(tǒng)的巧妙應(yīng)用

即按照火電廠電力生產(chǎn)流程，提前制定完善的設(shè)備運行方案，從而實現(xiàn)有計劃式的控制生產(chǎn)過程的良好操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)又被稱之為程序控制，火電廠運營過程中，主要利用該系統(tǒng)對熱工主機的啟動和停止進行自動控制，同時又對輔助機組進行調(diào)整。包括對汽輪機運行的調(diào)控、火電廠排污系統(tǒng)的控制等多個方面。

4.熱工自動化的發(fā)展趨勢

由于科技的不斷進步和社會發(fā)展需求的不斷增加，固有的技術(shù)條件已經(jīng)不能很好地跟上時代的步伐了，為了順應(yīng)時代發(fā)展的要求，與時俱進，能夠更好地滿足人類在生產(chǎn)生活中的需求，電廠熱工自動化的水平也應(yīng)不斷提高。

4.1實現(xiàn)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的開放

現(xiàn)場控制系統(tǒng)（FCS）是由分散控制系統(tǒng)（DCS）與PLC發(fā)展而來的，現(xiàn)場控制系統(tǒng)不但具備分散控制系統(tǒng)（DCS）和PLC的特點，而且在二者的基礎(chǔ)上又加以改革創(chuàng)新。使用現(xiàn)場控制系統(tǒng)（FCS）來代替分散控制系統(tǒng)（DCS），不僅可以提高電廠的經(jīng)濟效益，也可以提高社會效益。首先，現(xiàn)場控制系統(tǒng)可以節(jié)約很多的電纜，減少資源的浪費，從而降低成本；其次，現(xiàn)場控制系統(tǒng)擁有控制現(xiàn)場的功能，這樣既可以提高控制信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確度，可以及時地傳輸信號；然后，它可以使商家與商家進行合作，共同盈利，改變以往的孤立無援的狀況；最后，現(xiàn)場控制系統(tǒng)（FCS）可以不用使用控制柜，從而減少了占地面積，簡化系統(tǒng)，使得它的維護和安裝以及調(diào)試的費用降低，也減少了中間環(huán)節(jié)。實現(xiàn)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的開放，可以減少資金的投入，同時又能使電廠的經(jīng)濟效益與生產(chǎn)總值得以提高。

4.2實現(xiàn)自動化

火電廠是一個產(chǎn)品即產(chǎn)即銷，而且資產(chǎn)、技術(shù)密集的行業(yè)。實現(xiàn)電廠的自動化就要實現(xiàn)電廠管理控制的一體化，將火電廠的人力、物力和財力組合在一起，實現(xiàn)火電廠的優(yōu)化組合，使得火電廠利益最大化。

（1）做好調(diào)試工作。在完成設(shè)備安裝的同時，也要對設(shè)備進行全面的調(diào)試，并且做好記錄工作。簡言之，就是做好重要的硬件設(shè)備的跟蹤記錄工作。火電廠熱工自動化的安全運行需要提高系統(tǒng)維護人員的保護意識，所以工作人員必須記錄好系統(tǒng)硬件的運行情況，必須實事求是地記錄，以便及時地進行維護工作。

（2）采用優(yōu)質(zhì)元件

在系統(tǒng)的設(shè)計與構(gòu)建過程中，應(yīng)該采用優(yōu)質(zhì)的元件和先進成熟的技術(shù)，來完成對系統(tǒng)的建設(shè)。熱控系統(tǒng)的復(fù)雜程度越高，對熱控元件的可靠性的要求也越高，為了使系統(tǒng)更加安全與牢靠，必須采用優(yōu)質(zhì)的元件。

（3）采用冗余的設(shè)計思路

在系統(tǒng)的設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)考慮到電廠的未來發(fā)展前景，所以在設(shè)計火電廠的自動控制系統(tǒng)時，要采取冗余的設(shè)計理念，要考慮全面，才能更好地實現(xiàn)火電廠熱工自動化。

4.3實現(xiàn)高性能.熱工自動化已經(jīng)出現(xiàn)了30年。30年中，各國在火電廠熱工自動化領(lǐng)域投入了很多的人力、物力以及財力，使熱工自動化一直在不斷地發(fā)展?，F(xiàn)在，自動化軟件已經(jīng)涵蓋了很多軟件的功能，成為了許多軟件的統(tǒng)稱。熱工自動化的發(fā)展順應(yīng)了時代的要求，運用熱工自動化技術(shù)可以很好地解決很多問題，不僅能夠提高火電廠的經(jīng)濟效益，也解放了人工勞動力，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，提高了工作效率。熱工自動化還有著很大的發(fā)展空間。

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