我國火力發(fā)電廠自動化技術(shù)的發(fā)展以及前景展望

陳金壯

摘要：近年來，由于我國的社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國火力發(fā)電廠也得到了進(jìn)一步的發(fā)展和完善。本文通過分析和研究火力發(fā)電廠中的電氣自動化控制系統(tǒng)，提出其中的不足之處。當(dāng)前形勢下，在提升火力發(fā)電廠的自動化水平以及充分利用人力資源、改善工作效率的前提下，應(yīng)該更好地對自動化技術(shù)進(jìn)行更新和完善。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；自動化技術(shù)；發(fā)展

火力發(fā)電是一個較為復(fù)雜的綜合生產(chǎn)過程，而電力系統(tǒng)在人們生產(chǎn)生活中得作用非常大，對社會經(jīng)濟的發(fā)展有著直接的影響?，F(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，也使得火力發(fā)電廠中的發(fā)電設(shè)備等更加高科技化，但是控制系統(tǒng)的日趨完善暴露出了人工操作所存在的問題，它已經(jīng)不再符合現(xiàn)在龐大而復(fù)雜的電力調(diào)度工作的要求。

1火力發(fā)電廠自動化控制系統(tǒng)的分析

電力體制改革以及電力市場化的要求雙重的推動力，促進(jìn)著電力建設(shè)的一再發(fā)展，這就需要電廠大力引進(jìn)現(xiàn)代化的自動化產(chǎn)品以及自動化技術(shù)，只有在綜合層面上提升了火力發(fā)電廠的自動化水平，才能使得電力行業(yè)的信息化和數(shù)字化走上新的一個層次。

1.1火力發(fā)電廠已有的自動化控制系統(tǒng)及分析

20世紀(jì)末期的火力發(fā)電廠，電氣控制系統(tǒng)主要是用I/O形式的信息輸入進(jìn)機組的DCS系統(tǒng)中，這種模式是以I/O模件作為硬連接模式，并通過DCS建立單獨的電氣控制器，其系統(tǒng)框架如圖一所示。此外火力發(fā)電廠中已有的還有ECS系統(tǒng)，主要是由獨立的電氣自動化設(shè)備完成，這種控制系統(tǒng)具有現(xiàn)場反應(yīng)速度快、控制性強、模式成熟以及觀察直接等優(yōu)勢，其典型結(jié)構(gòu)如圖二所示。但是計算機技術(shù)的發(fā)展以及通信技術(shù)的日益成熟，大數(shù)據(jù)時代的到來使得接入量數(shù)量急劇增加，設(shè)備條件跟不上技術(shù)的發(fā)展而嚴(yán)重受限，不僅無法實現(xiàn)自動化，而且還在一定程度上對火力發(fā)電廠的工作效率產(chǎn)生了影響，急需改進(jìn)和完善。還有一種自動化控制系統(tǒng)，是火力發(fā)電廠中現(xiàn)場總線技術(shù)，其控制網(wǎng)絡(luò)的組成是以火力發(fā)電廠中的工藝環(huán)節(jié)為依據(jù)的，同時結(jié)合了DAS模式這種主要硬接線的電氣控制系統(tǒng)，它通過現(xiàn)場總線就可以實現(xiàn)電氣線管信息的采集與控制。并且ECS可以通過通信網(wǎng)關(guān)向其他火力發(fā)電廠中的子系統(tǒng)，包括輸煤以及SIS等輔助車間系統(tǒng)傳遞電氣相關(guān)信息。這種電氣控制系統(tǒng)不僅在各個大型火力發(fā)電廠中的自動化系統(tǒng)以及控制層中廣泛利用并取得了較好的效果，還被應(yīng)用于變電站、水電站中，得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，但是它也存在缺陷，在管理故障中會呈現(xiàn)出自身的局限性，同時在現(xiàn)場間隔層中通信網(wǎng)絡(luò)會出現(xiàn)節(jié)電有限的情況，導(dǎo)致傳輸效率低下，并且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不合理。

1.2以太網(wǎng)技術(shù)在電子自動化控制系統(tǒng)中的運用

微電子技術(shù)的發(fā)展幫助了電氣綜合保護(hù)與測試設(shè)備功能的完善，使它擁有了眾多功能，例如基于交流收集信息的保護(hù)與濾波、測量以及通訊等，這些測試功能都和以太網(wǎng)技術(shù)關(guān)系密切。以太網(wǎng)具有成本低、容量大、傳輸速度快等眾多優(yōu)點，這些優(yōu)點正好可以彌補以往傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中的不足之處，所以火力發(fā)電廠中必定會更加廣泛的運用以太網(wǎng)技術(shù)。一般來講在火力發(fā)電廠中的自動控制是由通信方法輸入進(jìn)DCS系統(tǒng)中實現(xiàn)的，而通過在現(xiàn)場的占空層與間隔層中間設(shè)置工業(yè)以太網(wǎng)，就可以實現(xiàn)雙光纖模式的以太網(wǎng)通訊，對于控制系統(tǒng)的傳輸效率有一定的提升。現(xiàn)如今大部分的火力發(fā)電廠都已經(jīng)采用了以太網(wǎng)技術(shù)并實現(xiàn)了自動化控制，其體系結(jié)構(gòu)如圖二所示，在經(jīng)過長時間的發(fā)展后，以太網(wǎng)電氣自動控制技術(shù)也發(fā)展的越來越成熟，將傳感、采集和執(zhí)行形成了一個整體的深層次的控制，這種配置結(jié)構(gòu)具有眾多優(yōu)點，它實現(xiàn)了DCS和ECS之間的融合，降低了投資成本的同時實現(xiàn)了系統(tǒng)自動化。

2火力發(fā)電廠自動化控制系統(tǒng)的運用

對于火力發(fā)電場中的自動化控制系統(tǒng)，除了要進(jìn)行改革、創(chuàng)新和完善以外，還要將現(xiàn)代化技術(shù)運用其中。大部分火力發(fā)電廠中的自動化控制系統(tǒng)在實踐操作的時候，都十分重視機電一體化，并且自動化控制系統(tǒng)對于保證火電機組的安全以及高效運行有著重要意義。另外科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展催生了多種自動檢測設(shè)備，例如火焰圖像檢測器、光纖傳感器以及軟技術(shù)測量等，也使自動化控制層面獲得了諸如MAYLAB仿真、智能控制等新型技術(shù)的支持，實現(xiàn)了由機器代替人工的目的，更好地保證設(shè)備安全運行。

2.1自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用自動化控制技術(shù)與設(shè)施

由于火力發(fā)電廠中熱量控制目標(biāo)數(shù)學(xué)模型十分的復(fù)雜并且難以測量，使得眾多學(xué)者繼續(xù)深入研究智能控制方面，目前我國的火力發(fā)電廠中的自動控制系統(tǒng)一般是模糊控制和專家系統(tǒng)?；鹆Πl(fā)電廠對于安全的要求是非常高的，所以通常來說自動化生產(chǎn)的工作人員以及控制系統(tǒng)的分析和研究人員也無法進(jìn)行實地操作，通常是依靠仿真系統(tǒng)來進(jìn)行訓(xùn)練，容易造成投資成本、安裝費用和維修費用超標(biāo)的情況。MATLAB軟件可以通過提升大中型火力發(fā)電廠機組熱工的自動控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)調(diào)試速度的提升，更好地推進(jìn)火力發(fā)電廠中自動化控制系統(tǒng)的控制優(yōu)化過程。

2.2自動化系統(tǒng)中運用自動檢測技術(shù)和設(shè)備

以往的光纖傳感器中包含的是半導(dǎo)體光纖式溫度計，這種儀器通常是用來測量超高變壓器中的熱點溫度的，由于變壓器的線圈中過熱的溫度很容易造成最熱電絕緣老化，情況不嚴(yán)重時僅僅是變壓器損壞，情況嚴(yán)重時可能會因此產(chǎn)生重大的事故。所以通過運用現(xiàn)代化的新型技術(shù)，可以提高變壓器的使用率和經(jīng)濟效益，使其得到更充分的運用并且在最佳狀態(tài)下運行，這不僅保障了變壓器的安全，還為系統(tǒng)中其他設(shè)備順利工作提供了保障，這也是自動化的重要步驟之一。

2.3火電廠中輔網(wǎng)一體化控制系統(tǒng)

為了能夠更好地控制水、煤、灰，火電廠多會使用DCD與PLC一體化I/O集控組網(wǎng)系統(tǒng)，來將區(qū)域分散控制和總集控室配合使用，有效地調(diào)節(jié)水、煤、灰的控制和使用。同時伴隨著科技的發(fā)展，火力發(fā)電廠中也投入了眾多輔助系統(tǒng)來幫助提升工作效率，例如水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)、煤質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)、燃煤摻燒智能系統(tǒng)等。

結(jié)束語：

現(xiàn)階段DCS系統(tǒng)正在發(fā)展中，一方面是技術(shù)深度方面的發(fā)展，DCS系統(tǒng)正在逐步變得更智能，同時還引進(jìn)了眾多自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)的控制方法，例如模擬生物視覺、聽覺和觸覺，依靠自動對比圖像和文字、自動識別語言來進(jìn)行進(jìn)一步的感知信息推理；另一方面是廣度，也就是逐步變?yōu)榇笙到y(tǒng)以及管理控制一體化，同時由單一的過程和對象進(jìn)行的傳統(tǒng)局部控制轉(zhuǎn)向整個工廠或者單位來進(jìn)行發(fā)展，甚至可以對那些大規(guī)模的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制，例如生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)、國土利用等。綜上所述，在火力發(fā)電廠中運用自動化控制技術(shù)和設(shè)備，既能達(dá)到節(jié)約能源的目的，還可以提升其運行效率，更好地為我國人民提供高質(zhì)量的電能。

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