常見電廠熱工自動控制技術(shù)研究

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對電能的需求量越來越大，給電廠的產(chǎn)能提出了更高要求，但就目前的電廠熱工控制現(xiàn)狀而言，其控制模式已經(jīng)很難適應(yīng)電力工業(yè)控制單元機(jī)組的客觀發(fā)展需求。文章概述了電廠熱工自動化控制技術(shù)，分析了電廠熱工自動控制技術(shù)中存在的問題，并結(jié)合多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)提出了確保電廠熱工自動控制技術(shù)可靠應(yīng)用的策略。

關(guān)鍵詞：電廠；熱工自動化；控制技術(shù)；電力工業(yè)；電能需求 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2016）09-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.071

就電廠的熱工自動化控制技術(shù)而言，它主要是利用自動化系統(tǒng)與技術(shù)來測量電廠各種數(shù)據(jù)，自動控制各種設(shè)備，處理電廠的各種信息數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，使其產(chǎn)出更多電能。對于整個電廠而言，研究其熱工自動化控制技術(shù)，一方面可以提高其產(chǎn)能；另一方面能降低電廠的生產(chǎn)成本，有助于整個電廠實(shí)現(xiàn)最終的可持續(xù)發(fā)展，所以我們必須重視電廠熱工自動控制技術(shù)的研究。

1 電廠熱工自動化控制技術(shù)概述

1.1 熱工測量技術(shù)

1.1.1 溫度測量。熱電偶熱電阻是電廠熱工測量時溫度測量傳感器主要采用的元件，有些電廠也在使用金屬膜水銀溫包等熱敏元件，這些元件都屬于溫度測量的一次元件。

1.1.2 壓力測量。應(yīng)變原理膜片為主要的壓力傳感器元件，彈簧管、數(shù)顯形式的二次儀表是其主要用到的構(gòu)件。

1.1.3 流量測量。大多數(shù)電廠使用的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，采用的都是差壓測量原理。齒輪、渦輪等傳統(tǒng)的流量計只有個別電廠仍在使用。

1.1.4 液位測量。在測量液位時，大多數(shù)電廠采用的都是差壓原理經(jīng)壓力補(bǔ)償測量法，共同使用電接點(diǎn)與工業(yè)電視。

1.2 DCS系統(tǒng)

就目前的電廠大機(jī)組儀控系統(tǒng)的使用狀況而言，DCS系統(tǒng)為大多數(shù)電廠主要使用的是電廠大機(jī)組儀控系統(tǒng)。在電廠發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中該系統(tǒng)技術(shù)的作用優(yōu)勢也越來越明顯。如圖1所示，該圖為一汽包水位控制圖，圖中的兩個給水調(diào)節(jié)閥是主要的鍋爐給水系統(tǒng)構(gòu)件，主調(diào)節(jié)閥為DN150調(diào)節(jié)閥，其主要使用在正常負(fù)荷與高負(fù)荷的情況下，在低負(fù)荷情況下主要使用的是旁通管調(diào)節(jié)閥，同時也作為備用閥使用。自動給水情況下，自動調(diào)節(jié)給水的閥門只允許有一個，要把另一調(diào)節(jié)閥設(shè)置為手動給水，在打算投入程序前，應(yīng)把一個調(diào)節(jié)閥由操作人員預(yù)先設(shè)定為自動投入模式。

圖1 汽包水位控制圖

就DCS系統(tǒng)來說，其建立要以計算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)。DCS系統(tǒng)要求建立的網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)要更安全、更可靠、更實(shí)時，DCS系統(tǒng)在目前電廠熱工控制系統(tǒng)中的應(yīng)用也必將越來越廣泛。

2 電廠熱工自動化控制技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

隨著科技的進(jìn)步，電廠熱工自動化水平也越來越高，熱工自動控制技術(shù)的優(yōu)勢在實(shí)際應(yīng)用中越來越明顯，但在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中仍然還有很多問題亟待解決，其主要體現(xiàn)在下列兩個方面：

2.1 電廠設(shè)備自動化水平不高

就電廠熱工控制系統(tǒng)自動化程度來說，其主要由以下方面來決定：整個電廠設(shè)備中發(fā)電機(jī)組地位的高低，電網(wǎng)要求發(fā)電機(jī)組所能達(dá)到的水平，發(fā)電機(jī)組可控水平的高低以及能承受的最大負(fù)荷量，控制設(shè)備、測量儀表的類型情況以及質(zhì)量的好壞，設(shè)計時給電廠設(shè)備自動化程度水平的定位，后期的安裝質(zhì)量的好壞等，最終電廠設(shè)備自動化控制的效果如何，在很大程度上還受到電廠自身運(yùn)維管理水平的影響。

2.2 單元機(jī)組控制、DCS一體化水平不高

由大量的電廠機(jī)組運(yùn)行情況我們可以發(fā)現(xiàn)，目前電廠單元機(jī)組的主要技術(shù)指標(biāo)就是爐機(jī)電融一體化水平，現(xiàn)代電廠應(yīng)用DCS技術(shù)之后，由于DCS技術(shù)的安全可靠性本身就比較高，因此DCS技術(shù)可以大大提高電廠熱工自動化控制系統(tǒng)的控制水平，使電廠的單元機(jī)組格局更

完美。

2.2.1 爐機(jī)電控制。過去在建設(shè)電站時，人們通常都是單獨(dú)建設(shè)變壓器機(jī)組、生產(chǎn)電能的設(shè)備、監(jiān)控電廠用電的系統(tǒng)等，然而自電廠采用了自動化控制技術(shù)后，集中控制模式成為了主要的建設(shè)方向。此外，由于爐機(jī)電分管制是當(dāng)前電廠主要采用的發(fā)電站運(yùn)行操作管理模式，所以電廠的爐機(jī)設(shè)備必須與電廠的其他系統(tǒng)設(shè)備分離開來。

2.2.2 DCS一體化功能覆蓋。DCS功能一體化的實(shí)現(xiàn)，要以現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為前提，把DCS作為系統(tǒng)的主體，最終使數(shù)據(jù)的傳輸與共享更加便捷、更高效，簡化整個系統(tǒng)，通過大大降低電廠工人操作電廠設(shè)備的次數(shù)，使值班人員的工作強(qiáng)度得到降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電廠的安全、高效生產(chǎn)。

3 確保電廠熱工自動控制技術(shù)可靠應(yīng)用的策略

通過上述分析電廠熱工控制技術(shù)的組成以及當(dāng)前存在的主要問題，本人認(rèn)為電廠在應(yīng)用熱工控制技術(shù)時，要想更可靠、更安全地在電廠中應(yīng)用熱工控制技術(shù)，還應(yīng)加強(qiáng)電廠下列三個方面的建設(shè)：

3.1 加強(qiáng)電廠發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)控

在建設(shè)電廠熱工自動化控制系統(tǒng)時，首先應(yīng)該使電廠單元機(jī)組設(shè)備的正常運(yùn)行得到保障，就電廠的自動控制系統(tǒng)來說，發(fā)電機(jī)組是其主要的設(shè)備。隨著電廠發(fā)電機(jī)組的發(fā)展，其容量也越來越大，發(fā)電能力也在不斷提高，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐步走向復(fù)雜化，因此應(yīng)加強(qiáng)電廠發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)控力度，把各項(xiàng)操作指令進(jìn)行嚴(yán)格細(xì)化。例如，發(fā)電機(jī)組容量在400～700MW之間的，這樣的機(jī)組總信息量都在6000點(diǎn)左右，這樣的機(jī)組在時間運(yùn)行過程中光操作指令就在1300個以上，電廠面對這樣容量的機(jī)組，如果只僅僅依賴過去的人工操作來運(yùn)作，必然很難保障其安全可靠運(yùn)行，因此在建設(shè)電廠熱工自動化控制系統(tǒng)時，應(yīng)注重加強(qiáng)電廠發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)控。

3.2 優(yōu)化與完善過程控制專用軟硬件

分散控制系統(tǒng)在電廠熱工控制系統(tǒng)中應(yīng)用后，雖然大大提升了鍋爐以及汽輪機(jī)的運(yùn)行控制水平，但就目前電廠機(jī)組的控制模式而言，很多電廠還采用過去傳統(tǒng)的控制方法，例如，把模擬儀表光字碑以及各種開關(guān)按鈕安裝于控制盤臺的現(xiàn)象，這種做法很容易影響到電廠鍋爐、控制室、汽輪機(jī)等設(shè)備與DCS系統(tǒng)的協(xié)調(diào)情況，以致對電廠的熱工自動化控制水平造成了嚴(yán)重影響。電廠發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、給主廠房提供電源的系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、安保電源系統(tǒng)等是DCS系統(tǒng)應(yīng)用于電廠電氣控制系統(tǒng)后主要作用的部位。就發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)來說，應(yīng)重點(diǎn)研究如何將DCS系統(tǒng)融入到快速切換廠用電系統(tǒng)中來。這幾年，在電廠熱工自動化建設(shè)技術(shù)如火如荼的發(fā)展?fàn)顟B(tài)下，DCS方向也已經(jīng)成為整個熱工自動化控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，其實(shí)DCS系統(tǒng)自身的缺陷與不足也有很多，如其智能化水平還不是很高、不能滿足現(xiàn)場儀表的信息情況上位機(jī)系統(tǒng)的要求，所以要想使電廠熱工自動化控制技術(shù)得到更好的應(yīng)用，還需對過程控制專用軟硬件不斷進(jìn)行優(yōu)化與完善。

3.3 集中配置單元機(jī)組

在電廠熱工自動控制過程中，實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的測量、處理各種信息數(shù)據(jù)還有控制與報警等，都主要靠的是自動化儀表以及自動控制設(shè)備來完成的。從某種程度上說，電廠熱工自動化控制技術(shù)有助于電廠熱工裝置安全可靠性的確保，對電廠工人的勞動強(qiáng)度可以不斷進(jìn)行改善，有利于整個電廠機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。就電廠熱工自動化控制系統(tǒng)來說，其構(gòu)成主要是由一臺或兩臺單元機(jī)組，一些小型電子設(shè)備構(gòu)成了電廠熱工自動控制系統(tǒng)的電子室。近年來，在我國社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的帶動以及科技水平不斷提高的促進(jìn)下，建設(shè)的電廠熱工集控室的規(guī)模也越來越大，一些可以集合全電廠機(jī)組的超大型控制室也開始陸續(xù)出現(xiàn)，這樣非常有利于電廠單元機(jī)組電子設(shè)備的集中配置，同時也保證與優(yōu)化了電廠熱工自動化控制技術(shù)的應(yīng)用。

4 結(jié)語

總之，電廠熱工自動控制技術(shù)的應(yīng)用與控制都比較復(fù)雜，各工作環(huán)節(jié)之間存在著非常緊密的聯(lián)系，無論哪個環(huán)節(jié)發(fā)生故障，都會影響到整個電廠熱工控制系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，甚至引發(fā)電廠各類運(yùn)行事故的發(fā)生，所以在思想上必須高度重視，要不斷創(chuàng)新控制機(jī)制與控制技術(shù)，只有這樣才能確保電廠熱工控制系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)行，才能為社會產(chǎn)出更多電能。

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作者簡介：馮子華（1980-），男，江蘇金湖人，供職于大唐國際陡河發(fā)電廠，研究方向：熱工自動控制技術(shù)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）