火電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題分析及優(yōu)化策略探討

寧中偉

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司,廣東 廣州 510663)

火電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題分析及優(yōu)化策略探討

寧中偉

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司,廣東 廣州 510663)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技飛速發(fā)展,大量人口涌入城市,城鎮(zhèn)化進(jìn)程明顯加快,各行業(yè)如同雨后春筍般不斷涌現(xiàn),對(duì)電力的需求旺盛.火電廠是保證電力穩(wěn)定供應(yīng)的主力軍,而熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅是火電廠的核心設(shè)施,同時(shí)也是保障其它供電設(shè)備安全運(yùn)行與電力穩(wěn)定供應(yīng)的重要支撐.結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn),本文對(duì)火電廠熱工控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在的各種問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的探討,并且提出了一些解決方案,希望對(duì)業(yè)內(nèi)有所幫助,為我國(guó)的電力事業(yè)貢獻(xiàn)自己的一份力量.

火電廠;熱工自動(dòng)控制系統(tǒng);問(wèn)題;優(yōu)化策略

火電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)由檢測(cè)、執(zhí)行設(shè)備和控制系統(tǒng)組成.通?，F(xiàn)代火力控制系統(tǒng)還包括順序控制、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警和保護(hù),這是由于火電廠的生產(chǎn)過(guò)程作為復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境,它的大部分設(shè)備將受到易燃、高溫、高壓等惡劣條件的影響.隨著DCS控制系統(tǒng)的發(fā)展,熱工自動(dòng)化程度不斷提高.因此,在分析火電廠系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)控制問(wèn)題的基礎(chǔ)上,主要是在分析電廠運(yùn)行管理中不確定因素的基礎(chǔ)上,輔之以各主機(jī)在機(jī)組運(yùn)行中的容量等方面的分析.

1 DCS控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述

DCS系統(tǒng)是一個(gè)基于微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng),集屏幕顯示技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),可以在控制精度方面發(fā)揮明顯優(yōu)勢(shì),響應(yīng)速度和工作可靠性,還可以有效實(shí)現(xiàn)工作數(shù)據(jù)的采集和處理,完成保護(hù)鏈、順序控制、閉環(huán)控制的功能.DCS控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介:機(jī)組可充分發(fā)揮集中控制作用.DCS技術(shù)包括電氣控制系統(tǒng)的輸入、高低壓互感器DCS監(jiān)控系統(tǒng);汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)的電氣監(jiān)控系統(tǒng);公共網(wǎng)絡(luò)設(shè)置DCS兩功能之間的橋梁,連接燃油泵、空氣壓縮機(jī)房等電廠的電力系統(tǒng);和公共網(wǎng)絡(luò)可獨(dú)立設(shè)置操作站,而公共監(jiān)控系統(tǒng)可由單位操作員站進(jìn)行;操作平臺(tái)是DSC DEH、操作員站和安全操作控制按鈕.在DCS系統(tǒng)中,當(dāng)操作員站發(fā)生故障或通信故障時(shí),可通過(guò)后備控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制.圖1為DCS系統(tǒng),從圖1中我們可以得知,其實(shí)DCS系統(tǒng)是一種分級(jí)遞階的結(jié)構(gòu).

2 熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

圖1

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,DCS技術(shù)也在逐漸普及,相比于傳統(tǒng)的系統(tǒng)而言,DCS系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)十分安全穩(wěn)定,對(duì)于機(jī)組的可操作性、控制性都大為增強(qiáng).但是由于我國(guó)起步較晚,在某些方面還存在諸多的局限性,在技術(shù)層面上還有一些問(wèn)題需要我們來(lái)解決和探討.

2.1 DCS 系統(tǒng)中軟硬件問(wèn)題

在DCS系統(tǒng)中,BMS、CCS、DEH等重要控制點(diǎn),通常添加到熱控制系統(tǒng),這是設(shè)備能否安全運(yùn)行、發(fā)生故障時(shí)能否立刻停止運(yùn)作的重要保障.但是在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中,DCS系統(tǒng)會(huì)受到很多外來(lái)因素的影響,從而降低其安全性和穩(wěn)定性.例如,若沒有限流的保護(hù),通信網(wǎng)絡(luò)很容易因?yàn)檩斎牒洼斎腚娐钒l(fā)生短路從而產(chǎn)生故障,這樣就導(dǎo)致無(wú)法通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等手段讓系統(tǒng)或者設(shè)備作出正確的命令.此外,信息處理的速度以及設(shè)定值設(shè)置不當(dāng)?shù)?都可能對(duì)熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響.

2.2 熱工控制元件問(wèn)題

一般來(lái)說(shuō),熱控制元件的電磁閥、流量、液位、壓力和溫度由于老化或質(zhì)量問(wèn)題而產(chǎn)生一些故障,并在運(yùn)行過(guò)程中,系統(tǒng)沒有自動(dòng)識(shí)別的能力,這必然導(dǎo)致錯(cuò)誤信號(hào)的發(fā)生,系統(tǒng)錯(cuò)誤信號(hào)發(fā)出將導(dǎo)致指令的錯(cuò)誤,進(jìn)而導(dǎo)致跳閘等故障現(xiàn)象.根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),這種熱控元件故障占熱設(shè)備故障的一半以上,這對(duì)熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行有著非常大的影響.

2.3 電源故障

造成電力故障或者中斷的原因有很多,比如有一些工廠危機(jī)意識(shí)不夠,沒有備用的電源,或者因信號(hào)干擾造成斷路、接觸不良等,這些原因都有可能造成電源的故障.不過(guò)電源故障排查起來(lái)非常容易,只要讓保險(xiǎn)配置充分發(fā)揮作用,并且備用電源時(shí)刻處于滿電的狀態(tài),再加之一些防信號(hào)干擾的系統(tǒng),就會(huì)杜絕電源故障的問(wèn)題.

2.4 干擾造成的故障

一般而言,造成干擾的主要原因是接地的問(wèn)題,備用電源和大功率無(wú)線通信交換設(shè)備,如手機(jī)、對(duì)講機(jī)等.現(xiàn)如今,DCS系統(tǒng)的干擾信號(hào)問(wèn)題已經(jīng)備受關(guān)注,DCS系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)因?yàn)橐恍┐蠊β孰姎庠O(shè)備的運(yùn)行而產(chǎn)生停機(jī)等故障,我們一定要將系統(tǒng)的信號(hào)線和可能產(chǎn)生干擾信號(hào)的設(shè)備分離開來(lái).處理器之間的主/從進(jìn)程在單元操作中,除非人們嘗試不切換,有抗干擾,如必須切換,應(yīng)采取措施手動(dòng)控制開關(guān),以免影響操作條件.對(duì)于電子設(shè)備、工程和車站的關(guān)鍵部件,嚴(yán)禁使用大功率的無(wú)線電通信設(shè)備.

3 熱工控制系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題的優(yōu)化策略

21世紀(jì)以來(lái),電力企業(yè)漸漸朝著自動(dòng)化和集成化的方面發(fā)展,火電廠的發(fā)電設(shè)備從規(guī)?；蚣夹g(shù)上也日益成熟.在火電廠熱工控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中,必須對(duì)系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行不斷的分析研究,爭(zhēng)取解決,從而進(jìn)一步提升企業(yè)的自動(dòng)化水平.

3.1 設(shè)計(jì)方面優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行性能

要想使得系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)能力得到一定程度的提升,我們一般是從控制站點(diǎn)的DPU為基礎(chǔ)開始入手,然而這樣對(duì)于性能的提升太過(guò)緩慢,不能滿足我們的需求.所以我建議大家從信號(hào)入手,可以采取多點(diǎn)采樣的方法,將采集來(lái)的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比和分析,從而提升系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)以及自我判斷能力.如果想要DCS的安全性得到提升,那么將關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分散布置,在故障發(fā)生時(shí),就可以一起分?jǐn)倝毫?再對(duì)故障進(jìn)行快速消除,將損失降到最低.另外,采樣點(diǎn)的一個(gè)重要措施,也應(yīng)該是多點(diǎn)取樣,而且為了獲得多參數(shù)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確,可用于分離,然后使系統(tǒng)更可靠、更準(zhǔn)確,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和避免事故.一般來(lái)說(shuō),自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)注意的是設(shè)計(jì)、安裝、多角度評(píng)價(jià):DCS控制系統(tǒng)的優(yōu)化,以提高預(yù)防系統(tǒng)、軟化故障為目標(biāo),重點(diǎn)對(duì)其硬件和軟件質(zhì)量的自我判斷優(yōu)化;保護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng),控制裝置誤動(dòng)跳閘;將設(shè)備功能的穩(wěn)定性以及使用時(shí)間的延長(zhǎng)作為主要目標(biāo),對(duì)設(shè)備的工作條件進(jìn)行優(yōu)化,及時(shí)通風(fēng)和清理,避免因?yàn)榛覊m或者其他環(huán)境問(wèn)題導(dǎo)致DCS系統(tǒng)的運(yùn)行故障.在設(shè)計(jì)過(guò)程中,對(duì)于火電廠自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備,以目前的情況而言,我們首先要把安全放在第一位,再?gòu)慕?jīng)濟(jì)的角度出發(fā),力爭(zhēng)設(shè)備的安全運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)適用并行.

3.2 過(guò)程通道維護(hù)

如今,過(guò)程通道故障比較多的就是I/O故障.這種故障處理起來(lái)十分的麻煩,工作人員一般無(wú)法通過(guò)主觀意識(shí)進(jìn)行精確判斷,只能通過(guò)系統(tǒng)結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,從而找出故障發(fā)生的原因和地點(diǎn),并且對(duì)于故障的維修,一般也是由生產(chǎn)商家進(jìn)行,是熱控人員進(jìn)行日常儀器維護(hù)的一種手段.此外,制造商的I/O卡在市場(chǎng)的銷量技術(shù)飆升,因此只能購(gòu)買備件.不過(guò)這種故障發(fā)生的概率非常低,目前還僅處于調(diào)試階段,大家不必特別關(guān)心.如果設(shè)備發(fā)生故障,工作人員可能無(wú)法迅速并且精確的定位故障位置,只能收到通知以后,才能進(jìn)行排查.因此,工作人員的職業(yè)素養(yǎng)也要大大提升.

4 結(jié)語(yǔ)

總之,火電廠是我國(guó)電力供應(yīng)的主力軍,隨著科技的發(fā)展,我國(guó)火電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸追上了世界的平均水平,熱工控制系統(tǒng)也是其發(fā)展和管理的重要途徑.在當(dāng)前電力技術(shù)飛速發(fā)展的情況下,充分利用新技術(shù)、新材料、新技術(shù),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制管理系統(tǒng)的科學(xué)優(yōu)化,是確保系統(tǒng)運(yùn)行的有效措施,將避免造成不必要的損失,促進(jìn)系統(tǒng)成為電力生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)的重要保證.

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