電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

郭小諾

摘 要：在受到技術(shù)進(jìn)步的帶動(dòng)同時(shí)，也得到了政策的支持，所以我國(guó)近年來(lái)電力事業(yè)進(jìn)步迅速，得到了很長(zhǎng)足的發(fā)展。電廠為了提高工作效率，機(jī)組已經(jīng)在不斷擴(kuò)大裝機(jī)容量，而火力發(fā)電廠也在不斷提高熱工自動(dòng)化技術(shù)，和過(guò)去相比已經(jīng)可以說(shuō)是脫胎換骨，并且實(shí)現(xiàn)了熱工監(jiān)控范圍的擴(kuò)大，這樣非常有助于火電機(jī)在運(yùn)行中提高安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文首先對(duì)電廠熱工自動(dòng)化進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，然后分析熱工自動(dòng)化的應(yīng)用現(xiàn)狀，最后對(duì)其在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：火電廠；熱工自動(dòng)化；DCS；FCS；智能控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

當(dāng)前我國(guó)無(wú)論是在社會(huì)上還是經(jīng)濟(jì)上，都在快速發(fā)展，這些也給電力事業(yè)帶來(lái)了進(jìn)步?；鹆Πl(fā)電廠也在不斷提高熱工自動(dòng)化的技術(shù)和水平，現(xiàn)在，熱工自動(dòng)化的技術(shù)在火力發(fā)電廠中的電力系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)對(duì)熱工自動(dòng)化技術(shù)重視了起來(lái)，已經(jīng)投入政策和精力幫助其進(jìn)行技術(shù)革新。火力發(fā)電廠的熱工自動(dòng)化技術(shù)作為一項(xiàng)新近產(chǎn)生的技術(shù)，在未來(lái)發(fā)展前景十分廣闊。所以我們應(yīng)該依托現(xiàn)有基礎(chǔ)，加強(qiáng)改革創(chuàng)新，在設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)思路上不斷完善，同時(shí)尋找直接借鑒的先進(jìn)對(duì)象，這樣才能讓我國(guó)的熱工自動(dòng)化技術(shù)得到提升，真正適應(yīng)當(dāng)前我國(guó)電力發(fā)展的需要。

1.關(guān)于火力發(fā)電廠的熱工自動(dòng)化技術(shù)

火力發(fā)電廠的熱工自動(dòng)化技術(shù)是一種為設(shè)備提供安全、給機(jī)組提高經(jīng)濟(jì)型、給工作人員降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并且可以改善工作環(huán)境。具體來(lái)說(shuō)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，并且基于自動(dòng)化儀表來(lái)完成火力發(fā)電廠在工作中測(cè)量參數(shù)的工作，并且對(duì)參數(shù)進(jìn)行處理、對(duì)設(shè)施自動(dòng)控制，出現(xiàn)問(wèn)題就可以自動(dòng)報(bào)警以及保護(hù)，主要是通過(guò)主機(jī)、輔助設(shè)備和公用系統(tǒng)等環(huán)節(jié)的自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這其中包括4個(gè)方面：

第一，自動(dòng)檢測(cè)，通過(guò)自動(dòng)化儀表實(shí)現(xiàn)熱力過(guò)程針對(duì)熱力過(guò)程中的各種參數(shù)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，其中包括著溫度、壓力、流量以及液位和成分等。通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)而生成的熱工參數(shù)往往成為火力發(fā)電廠判斷運(yùn)行狀況的依據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行調(diào)整和控制，來(lái)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，并且在發(fā)生事故后，設(shè)備會(huì)根據(jù)這些參數(shù)來(lái)自動(dòng)報(bào)警和分析數(shù)據(jù)。

第二，自動(dòng)控制，熱工自動(dòng)化中有自動(dòng)控制裝置，應(yīng)用這種裝置來(lái)在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)調(diào)節(jié)，這樣機(jī)組運(yùn)行就能夠在經(jīng)濟(jì)型和安全性上得到更好的保證。具體說(shuō)來(lái)自動(dòng)控制裝置功能分為自動(dòng)調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)方控制以及順序控制這3個(gè)環(huán)節(jié)。

第三，自動(dòng)報(bào)警，一旦自動(dòng)檢測(cè)裝置發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生異常，就會(huì)自動(dòng)開(kāi)始報(bào)警，通過(guò)自動(dòng)報(bào)警的方式讓工作人員發(fā)現(xiàn)異常，以便能夠盡快進(jìn)行處理故障排除。

第四，自動(dòng)保護(hù)，自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)參數(shù)到達(dá)一定閾值，就會(huì)關(guān)停設(shè)備以免給設(shè)備造成更大的影響，造成更大的損失。

2.關(guān)于火力發(fā)電廠中熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前在全國(guó)范圍內(nèi)，正處于一個(gè)發(fā)電機(jī)組改造的時(shí)期，在改造進(jìn)行中，DCS控制系統(tǒng)被應(yīng)用得十分廣泛。目前看來(lái)，國(guó)外的DCS控制系統(tǒng)和我國(guó)的DCS相比，有著很多值得借鑒的地方，例如在系統(tǒng)本身的運(yùn)行可靠性方面值得我們學(xué)習(xí)，而維護(hù)也不需要投入較大工作量也是一個(gè)較明顯的優(yōu)勢(shì)，但造價(jià)太高了，反過(guò)來(lái)看國(guó)內(nèi)的DCS系統(tǒng)雖然投入較少成本即可完成，但面臨的問(wèn)題是自動(dòng)化程度低、水平差，機(jī)組在維護(hù)上需要較多的人手，工作量大、人工成本高。所以當(dāng)前情況經(jīng)過(guò)歸納之后如下，首先是由于國(guó)外的DCS系統(tǒng)技術(shù)較為先進(jìn)、且經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展完善，在參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行狀態(tài)上都很完善，所以在機(jī)組、配套的儀表設(shè)備、DCS系統(tǒng)以及自帶的編制軟件都采取進(jìn)口的方式從國(guó)外采買(mǎi)。

另外一方面，我國(guó)現(xiàn)在也十分重視引進(jìn)技術(shù)，主要方式是進(jìn)口DCS系統(tǒng)，但是在國(guó)內(nèi)完成程序的編制。程序的編制是一項(xiàng)很復(fù)雜煩瑣的工作，所以需要采用專(zhuān)業(yè)技術(shù)好、素養(yǎng)高的人來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的編寫(xiě)工作。但即便這樣，也存在著程序編寫(xiě)不合理或者其他差錯(cuò)的情況，這在使用中會(huì)存在著一些隱患，需要在調(diào)試中積極尋找問(wèn)題。

3.火電廠熱工自動(dòng)化新進(jìn)展

3.1 電氣控制正納入DCS

自從火電廠采用分散控制系統(tǒng)DCS 后， 汽輪機(jī)和鍋爐的控制水平有明顯的提高， 但作為單元機(jī)組中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)， 即發(fā)電機(jī)變壓器組和廠用電系統(tǒng)的控制， 大多數(shù)仍保留了傳統(tǒng)的控制方式， 控制盤(pán)臺(tái)上裝設(shè)很多模擬儀表光字牌和開(kāi)關(guān)按鈕， 在一個(gè)控制室內(nèi)與汽輪機(jī)和鍋爐的DCS 控制很不協(xié)調(diào)， 嚴(yán)重影響了火電廠自動(dòng)化水平。電器控制納入DCS 范圍主要為發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和主廠房?jī)?nèi)的廠用電系統(tǒng)，主要包括發(fā)電機(jī)變壓器線路組、高壓?jiǎn)?dòng)/ 備用變壓器、高壓廠用工作變壓器、低壓廠用工作變壓器、低壓廠用備用變壓器及低壓廠用工用變壓器等的控制和信號(hào)測(cè)量。

3.2 EIC 綜合技術(shù)

在以前的發(fā)電控制過(guò)程中，電氣控制裝置E（ Eleetric） 儀表I（ Instrument） 和計(jì)算機(jī)控制裝置C（ Computer） 都是彼此獨(dú)立的裝置，采取分別安裝的方式。在現(xiàn)代科技的支持下，國(guó)家開(kāi)展了EIC 綜合技術(shù)運(yùn)用，將這3種裝置結(jié)合起來(lái)，并DCS 進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和完成，這是DCS 的未來(lái)發(fā)展方向。

3.3關(guān)于人工智能技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

人工智能技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前高新科技的最新成果，這些成果會(huì)在未來(lái)被逐漸應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)之中。

（1）模糊控制是對(duì)人類(lèi)語(yǔ)言的變量進(jìn)行控制，首先經(jīng)過(guò)總結(jié)，把人類(lèi)的操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納，總結(jié)成為程序上的條件語(yǔ)句，然后以此建立模糊關(guān)系后，采用模糊邏輯的形式來(lái)控制復(fù)雜對(duì)象。

（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的非線性映射的能力，并且可以根據(jù)信息處理的結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鍋爐的進(jìn)一步控制。

（3）預(yù)測(cè)控制。熱工過(guò)程由于其工作的特殊性，慣性較強(qiáng)，同時(shí)伴隨有滯后性以及時(shí)變性，所以想要建立精確的建模是比較困難的。預(yù)測(cè)控制則對(duì)模型的準(zhǔn)確性要求沒(méi)有那么高，所以預(yù)測(cè)控制技術(shù)今后將會(huì)廣泛應(yīng)用于熱工控制中。

4.火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展

在當(dāng)前以及未來(lái)的較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，在火力發(fā)電廠的新機(jī)組進(jìn)行安裝以及老機(jī)組進(jìn)行改造的首要選擇仍然是DCS技術(shù)和PLC技術(shù)。其中在電氣部分對(duì)DCS的采用量會(huì)很大，這是出于對(duì)爐機(jī)電監(jiān)控一體化的考慮。而在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上，則會(huì)趨向于微型化、數(shù)字智能化，同時(shí)得益于IT業(yè)的發(fā)展，控制室也會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)小型化、自動(dòng)化以及智能化，最后經(jīng)過(guò)發(fā)展，F(xiàn)CS技術(shù)終將取代DCS技術(shù)?，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)還在繼續(xù)發(fā)展，智能控制在理論上還會(huì)進(jìn)步，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)也是如此，理論上的進(jìn)步終將會(huì)在實(shí)用層面也取得發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都仍然在不斷成熟，這些都在促使著熱工系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)展，所以以后熱工系統(tǒng)必然向著節(jié)能減排、環(huán)保以及自動(dòng)化等方面進(jìn)行發(fā)展，隨著發(fā)展終將帶來(lái)創(chuàng)造性的突破。同時(shí)在技術(shù)層面，熱工自動(dòng)化也會(huì)實(shí)現(xiàn)一體化、網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化和透明化。隨著新穎的測(cè)量技術(shù)的推廣，整個(gè)機(jī)組在運(yùn)行操作上會(huì)變得更為穩(wěn)定，故障排除方面也會(huì)簡(jiǎn)單方便。所以火力發(fā)電廠的熱工自動(dòng)化這門(mén)新科技也會(huì)獲得更好的發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠在經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益以及生態(tài)效益上的共同發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]宋文峰.如何提高電廠熱工自動(dòng)化水平的探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（17）：138-138.

[2]劉志強(qiáng)，郭麗紅.關(guān)于電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2014 （33）：99-99.

[3]高東峰.電廠熱工自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（3）：126-127.