火電廠600?MW機(jī)組集控運(yùn)行存在問題及對(duì)策分析

褚永春

摘 要：集控運(yùn)行是當(dāng)前大中型火電廠使用的主要技術(shù)，600 MW機(jī)組對(duì)于集控運(yùn)行技術(shù)的使用極為普遍，但在運(yùn)行中要面對(duì)各種技術(shù)、管理以及外部問題，因此要采取各種措施，不斷提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性，提升火電廠的安全能力和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：火電廠 600 MW機(jī)組 集控運(yùn)行 問題

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）12（b）-0015-02

1 火電廠集控運(yùn)行的內(nèi)涵及模式

1.1 600 MW火電廠集控運(yùn)行系統(tǒng)

600 MW火電廠的集控運(yùn)行通過一種綜合控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)能夠有效推動(dòng)大中型火電廠自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的集控技術(shù)相比，具有了自動(dòng)化、數(shù)字化和集成化的特點(diǎn)，能夠有效提高火電廠的自動(dòng)化程度，4G技術(shù)和自動(dòng)化的整合能夠使火電廠實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，信息操作、傳輸、調(diào)度都能得到極大的優(yōu)化，從而在提高運(yùn)行效率的同時(shí)，降低生產(chǎn)事故。

集控運(yùn)行系統(tǒng)配備自動(dòng)處理器，并以此為中心對(duì)火電廠進(jìn)行集約式、自動(dòng)化的管控，這一技術(shù)主要包括了火電廠的運(yùn)行監(jiān)督、電氣設(shè)備的運(yùn)行操作管控和分散控制技術(shù)。集控運(yùn)行技術(shù)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、通訊技術(shù)以及控制技術(shù)集為一體，實(shí)現(xiàn)了對(duì)火電廠運(yùn)行的遠(yuǎn)程控制及信息傳輸。

1.2 火電廠集控運(yùn)行的控制模式

（1）分散式控制。

這種控制模式主要是一些運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的火電廠所使用，這些火電廠使用集中控制存在一些問題，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組問題頻發(fā)，降低電廠工作效率。使用分散性控制，可以采取分層式的管理操作模式，對(duì)各發(fā)電機(jī)組的控制力會(huì)更有效，也能遏制事故的頻發(fā)。

（2）分級(jí)式控制。

針對(duì)各電廠的具體情況，要使集控運(yùn)行系統(tǒng)更好地運(yùn)行，可以采取分層的方法，每個(gè)系統(tǒng)的層次對(duì)應(yīng)一個(gè)管理層，各個(gè)層次的管理是互相獨(dú)立又互相聯(lián)系的，以此控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

（3）綜合控制。

綜合控制的產(chǎn)生有賴于通信系統(tǒng)的發(fā)展，通信系統(tǒng)與集控系統(tǒng)相結(jié)合，使控制系統(tǒng)以全新的方式運(yùn)行，能夠更加高效、迅速地傳輸數(shù)據(jù)，系統(tǒng)運(yùn)行更具有協(xié)調(diào)性，運(yùn)行效率也得到了大幅提高。

2 600 MW火電廠集控系統(tǒng)配置及運(yùn)行

2.1 集控系統(tǒng)的構(gòu)成

集控系統(tǒng)作為火電廠的指揮監(jiān)控核心所在，要收集機(jī)組DCS以及PLC等系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)。這一系統(tǒng)包括了三部分，現(xiàn)場(chǎng)控制層、系統(tǒng)服務(wù)層以及監(jiān)控層。主控室相鄰的電子設(shè)備室一般就是現(xiàn)場(chǎng)控制層，傳感器和變送器發(fā)送的信號(hào)都由這一層的DPU接收，根據(jù)控制策略開展邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果直接傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行設(shè)備。系統(tǒng)服務(wù)層主要負(fù)責(zé)與監(jiān)控層各種計(jì)算機(jī)以及控制器的連接，從而完成各種信息的接收以及發(fā)送工作。監(jiān)控層則是操作人員主要負(fù)責(zé)的工作站，對(duì)各運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)信息與系統(tǒng)服務(wù)層進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。

2.2 各功能模塊的運(yùn)行方式

（1）主控系統(tǒng)。

主控系統(tǒng)要負(fù)責(zé)將電網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的負(fù)荷指令傳輸出去，運(yùn)行人員也可通過手動(dòng)限速或限幅調(diào)整負(fù)荷指令。

（2）鍋爐系統(tǒng)。

鍋爐主控系統(tǒng)可以對(duì)主蒸汽壓力系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制，并且對(duì)負(fù)荷質(zhì)量進(jìn)行前饋控制，使鍋爐實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。前饋控制還能夠使鍋爐輸入和輸出的能量保持最大限度的平衡。

（3）蒸汽輪機(jī)主控系統(tǒng)。

汽機(jī)主控主要由協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)完成。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能夠控制整個(gè)汽輪機(jī)，對(duì)蒸汽輪機(jī)下達(dá)各項(xiàng)指令。汽輪機(jī)的主控是機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以及數(shù)字電調(diào)等系統(tǒng)的中間層控制系統(tǒng)，下達(dá)的指令通過DEH完成，DEH可以控制汽輪機(jī)的調(diào)速汽門開度，從而使蒸汽量能夠保持充足的狀態(tài)，以確保機(jī)組能夠按照負(fù)荷運(yùn)行，并且使鍋爐和蒸汽輪機(jī)的能量能夠保持相對(duì)的平衡。汽機(jī)主控系統(tǒng)的控制對(duì)象主要是主蒸汽壓力，汽機(jī)主控系統(tǒng)可以通過負(fù)荷壓力函數(shù)來生成主蒸汽壓力。

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式

監(jiān)控層一般采取I/O模式，通過雙絞線或者光纖傳輸信號(hào)，使用硬接線電纜連接集控室DCS的I/O通道，確保DCS能夠監(jiān)控各個(gè)電氣設(shè)備。另外，也可以將硬接線電纜和采集柜有機(jī)地結(jié)合在一起對(duì)電廠設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，這種方式主要是通過雙絞線進(jìn)行傳輸，可以節(jié)約電纜及其安裝費(fèi)用。

2.4 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)行方式

（1）手動(dòng)運(yùn)行。

鍋爐、蒸汽輪機(jī)都通過手動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制。根據(jù)機(jī)組的實(shí)際發(fā)電功率，運(yùn)行人員手動(dòng)控制主蒸汽壓力，鍋爐主控系統(tǒng)下達(dá)對(duì)主燃料量的跟蹤指令。運(yùn)行人員對(duì)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)輸入給定值，然后由鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。這種方式主要是在機(jī)組的啟動(dòng)、停止或者快速甩負(fù)荷情況下使用。

（2）機(jī)跟爐且功率可控。

鍋爐主控系統(tǒng)調(diào)節(jié)負(fù)荷，再由運(yùn)行人員手動(dòng)輸入給定值后，由蒸汽輪機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，使機(jī)前壓力能夠維持穩(wěn)定。這種狀況下機(jī)組對(duì)外界負(fù)荷的響應(yīng)會(huì)比較慢，因此機(jī)組通常在帶基本負(fù)荷狀態(tài)下使用這種方式。

（3）爐跟機(jī)方式。

蒸汽輪機(jī)主控系統(tǒng)調(diào)節(jié)負(fù)荷，運(yùn)行人員手動(dòng)輸入給定值，再由鍋爐主控系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，從而使機(jī)前壓力保持穩(wěn)定。這種狀況機(jī)組對(duì)于外界的負(fù)荷響應(yīng)比較迅速，因此多在機(jī)組運(yùn)行正常的狀況下使用。

（4）協(xié)調(diào)控制方式。

蒸汽輪機(jī)和鍋爐的主控制器都是自動(dòng)運(yùn)行，整個(gè)機(jī)組由于帶變動(dòng)負(fù)荷狀況，處于一種協(xié)調(diào)控制的狀態(tài)，同時(shí)，機(jī)組可以根據(jù)電網(wǎng)AGC負(fù)荷指令對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)頻。

（5）機(jī)跟爐由蒸汽輪機(jī)調(diào)壓方式。

鍋爐側(cè)故障、蒸汽輪機(jī)運(yùn)行正常的狀況下，要使機(jī)組能夠連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)排除故障，就可以使用這種方式。鍋爐側(cè)故障后，機(jī)組的輸出功率將受到限制，因此需要依據(jù)實(shí)際負(fù)荷指令，通過蒸汽輪機(jī)主控系統(tǒng)使機(jī)前壓力維持穩(wěn)定。

（6）爐跟機(jī)且鍋爐主控調(diào)壓方式。

這種方式一般是在蒸汽機(jī)側(cè)故障而鍋爐運(yùn)行正常時(shí)使用。這種狀況下，既需要機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，又要排除故障，就可以通過這種方式運(yùn)行。蒸汽輪機(jī)故障使機(jī)組的輸出功率受到限制，這里鍋爐主控系統(tǒng)就會(huì)依據(jù)實(shí)際負(fù)荷指令來保持機(jī)前壓力的穩(wěn)定。這種方式也可以在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)使用。

3 600 MW火電廠集控運(yùn)行中的難點(diǎn)

3.1 過熱汽溫系統(tǒng)

過熱汽溫控制系統(tǒng)是指調(diào)節(jié)火電廠鍋爐中煤炭和水的比例，可以通過一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)減溫水來進(jìn)行輔助調(diào)節(jié)。汽溫系統(tǒng)可以通過微調(diào)、細(xì)調(diào)或者粗調(diào)3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，粗調(diào)就是調(diào)節(jié)水與煤炭的比例，微調(diào)及細(xì)調(diào)則需要使用減溫水進(jìn)行輔助調(diào)節(jié)。汽溫系統(tǒng)可能因?yàn)槎喾N因素出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，如過剩的空氣系數(shù)、給水溫度和火焰中心的溫度過高，燃水比問題、受熱面凝渣等。直流爐中出現(xiàn)微過熱時(shí)就是校正信號(hào)的出現(xiàn)，這里需要從里向外傳輸信號(hào)，如果過熱汽溫系統(tǒng)較為扎實(shí)，則可以正確傳輸信號(hào)，如果存在設(shè)計(jì)或者生產(chǎn)上的問題，則此系統(tǒng)不能很好地傳達(dá)校正信號(hào)。

3.2 再熱汽溫系統(tǒng)

再熱汽溫系統(tǒng)的控制更為困難和復(fù)雜。火電廠集控運(yùn)行過程中，出于成本考慮，會(huì)通過溫水對(duì)再熱汽溫系統(tǒng)進(jìn)行溫度的控制，這種方式從表面上看可以有效控制溫度并降低成本，但實(shí)際運(yùn)行中，會(huì)造成一些負(fù)擔(dān)，亞臨界機(jī)組尤為明顯，亞臨界機(jī)組使用溫水控制溫度時(shí)，這種方法可能因?yàn)樵贌嵴羝窟^大的問題導(dǎo)致再熱系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定以及設(shè)備的損壞，對(duì)機(jī)組運(yùn)行效率以及效益都會(huì)產(chǎn)生很大的影響，在這種情況下，火電廠應(yīng)該使用其他的方法降低溫度，如煙溫?fù)醢?、擺動(dòng)式燃燒器以及熱風(fēng)噴射等。

3.3 主汽壓力系統(tǒng)

鍋爐燃燒產(chǎn)生的能量和機(jī)組負(fù)荷之間的平衡是蒸汽輪機(jī)運(yùn)行質(zhì)量的重要保證，即直接能量平衡，經(jīng)過不斷的研究與試驗(yàn)，直接能量平衡公式成熟度已經(jīng)得到了極大的提高，并被廣泛地應(yīng)用在主汽壓力系統(tǒng)中，效果十分明顯，有效地克服了鍋爐燃燒時(shí)存在的慣性大、過程慢等缺陷，能夠與蒸汽輪機(jī)的調(diào)閥動(dòng)作有效協(xié)調(diào)，從而使機(jī)、爐配合更加密切，電網(wǎng)負(fù)荷以及機(jī)組運(yùn)行都能更加靈活、穩(wěn)定。但仍然有一些協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用的是間接能量平衡理論，它的主汽壓力系統(tǒng)在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)退出時(shí)，仍然需要使用直接能量平衡公式的理論，要使其他系統(tǒng)也能使用直接能量平衡公式理論，就需要對(duì)主汽壓力系統(tǒng)進(jìn)行精確的控制，而主要方式就是控制好爐膛的煤粉用量。

4 600 MW火電廠機(jī)組集控運(yùn)行人員問題

4.1 提高運(yùn)行人員的素質(zhì)

集控系統(tǒng)集成了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、通訊技術(shù)，在減輕工作人員工作量的同時(shí)，也對(duì)運(yùn)行人員的素質(zhì)提出了更高的要求。工作人員必須要不斷使自己成為操作技術(shù)的熟練工，因此需要不斷提高自身的專業(yè)技能，提高對(duì)操作系統(tǒng)的熟練度和作業(yè)能力。工作人員要提高合作能力，加強(qiáng)工作經(jīng)驗(yàn)和資源的共享，互相交流，提高自身?；痣姀S要定期組織培訓(xùn)，不斷革新操作技術(shù)和管理理念，確保工作人員能夠緊跟技術(shù)的發(fā)展，不斷完善自身的知識(shí)和技術(shù)結(jié)構(gòu)。

4.2 要有責(zé)任意識(shí)

集控運(yùn)行環(huán)環(huán)相扣，任一環(huán)節(jié)出問題，都可能導(dǎo)致系統(tǒng)的整體故障。因此，在操作過程中，必須有強(qiáng)烈的責(zé)任意識(shí)，能夠熟悉每一個(gè)操作細(xì)節(jié)，反復(fù)檢查操作流程。操作過程要注意步驟，每一個(gè)環(huán)節(jié)的操作都要根據(jù)系統(tǒng)的整體進(jìn)行分析。同時(shí)，集控運(yùn)行的操作是通過中心的處理器實(shí)現(xiàn)的，不僅有復(fù)雜的硬件系統(tǒng)，還有軟件系統(tǒng)，因此在操作中要注意結(jié)合硬件和軟件。

4.3 完善對(duì)集控運(yùn)行的管理

工作人員要針對(duì)實(shí)際情況，在實(shí)務(wù)操作時(shí)有良好的規(guī)劃，確保職責(zé)明確，運(yùn)行有序。要及時(shí)填補(bǔ)管理漏洞，結(jié)合電廠實(shí)際情況，不斷改進(jìn)并完善集控運(yùn)行的模式。

5 結(jié)語

火電廠有自身的運(yùn)行方式，要根據(jù)600 MW機(jī)組的集控運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)際要求，分析系統(tǒng)運(yùn)行中已經(jīng)存在或可能存在的問題，從管理、技術(shù)以及外部保護(hù)上采取各種措施，確保600 MW機(jī)組集控運(yùn)行能夠更加高效、穩(wěn)定，促進(jìn)火電廠安全能力和經(jīng)濟(jì)效益的提高。

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