電廠熱工自動化技術(shù)及其應(yīng)用分析

董志豪　劉國棟

摘 要： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國電力系統(tǒng)自動化程度越來越高。電廠熱工自動化隨火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，是我國的電力系統(tǒng)的重要組成部分。目前，我國電廠熱動自動化已經(jīng)得到了很大的發(fā)展。為此，本文在充分掌握電廠熱工自動化基本概念的基礎(chǔ)上，對電廠熱工自動化技術(shù)構(gòu)成、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞： 電廠;熱工自動化技術(shù);基本概念

當(dāng)今的世界是變革中的世界，當(dāng)今的中國是變革中的中國。電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和重要的公用事業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對電力的依賴程度越來越高，電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也越來越為重要。在上世紀(jì)80年代末以來，以引入競爭機(jī)制為特征的電力市場化改革在世界范圍內(nèi)展開，我國的電力市場環(huán)境也隨著進(jìn)行變化，陸續(xù)進(jìn)行了廠網(wǎng)分離、競價(jià)上網(wǎng)、以熱定電等機(jī)制改革，電力工業(yè)市場產(chǎn)生了巨大的變化。如何在這種變革的環(huán)境中生存及持續(xù)發(fā)展，是擺在每個電力企業(yè)面前的重要問題?？萍嫉陌l(fā)展，不斷提高我國的電力系統(tǒng)自動化水平，與之相應(yīng)的電廠熱工自動化也不斷進(jìn)步。從自動化設(shè)備來看，數(shù)字儀表逐漸取代過去的組裝儀表，控制設(shè)備更加精良;引入計(jì)算機(jī)后，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，直觀顯示監(jiān)控畫面，提高了工作效率;大力推廣并發(fā)展電廠熱工自動化技術(shù)勢在必行。

一、電廠熱工自動化的基本概念

所謂電廠熱工自動化，是指采用自動化控制裝置和儀表等對電廠的熱力過程進(jìn)行操作，它無需人員參與操作和監(jiān)視過程?？梢?，電廠熱工自動化技術(shù)解放了勞動力，有利于提高發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。具體而言，該技術(shù)涉及以下幾個方面：

1、自動檢測。在熱力操作過程中，流量、成分、液位以及溫度等是主要的運(yùn)行參數(shù)，通過自動化儀表對這些參數(shù)進(jìn)行自動測量;自動檢測各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)是保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的核心，通過反饋環(huán)節(jié)還可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的自動調(diào)節(jié)，并在必要時(shí)及時(shí)給出報(bào)警信號。

2、自動控制。通過自動控制裝置，可以對部分生產(chǎn)過程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，主要有自動調(diào)節(jié)、順序和遠(yuǎn)方控制之分。

3、自動報(bào)警。在自動檢測過程中，一旦出現(xiàn)熱工參數(shù)與規(guī)定值偏差較大，將會給出報(bào)警信號提醒工作人員及時(shí)處理。

4、自動保護(hù)。當(dāng)熱工參數(shù)在限定值以外時(shí)，或設(shè)備的運(yùn)行條件不滿足要求，相應(yīng)的自動控制裝置將會終止生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)自動保護(hù)。

二、電廠熱工自動化技術(shù)的構(gòu)成

對電廠的熱工自動化技術(shù)構(gòu)成進(jìn)行分析，由兩個環(huán)節(jié)組成：

1、監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要作用是對系統(tǒng)與DCS間的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行管理，其實(shí)現(xiàn)的功能包括：采集和存儲數(shù)據(jù)、監(jiān)控及分析數(shù)據(jù)、分析性能等。監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)具有較強(qiáng)的軟件功能，生產(chǎn)時(shí)可以依據(jù)具體情況啟動所需功能。自該系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，由于對軟件系統(tǒng)還較為陌生，很多電廠僅僅運(yùn)行到了該系統(tǒng)的一些簡單功能，如：采集數(shù)據(jù)、打印報(bào)表等;一些深化功能并沒有得到實(shí)施，如：優(yōu)化運(yùn)行方式、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化控制、設(shè)備故障診斷等。

2、分散控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)的應(yīng)用具有里程碑意義，它基于計(jì)算機(jī)技術(shù)在局域網(wǎng)絡(luò)中得以功能實(shí)現(xiàn)。在該系統(tǒng)中，局域網(wǎng)類似于一個實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)控制端，能夠?qū)卧獧C(jī)組進(jìn)行監(jiān)控。該系統(tǒng)在我國的火電廠中得到了廣泛的應(yīng)用，其技術(shù)仍有較大發(fā)展空間。

三、電廠熱工自動化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢

1、單元機(jī)組監(jiān)控智能化

單元機(jī)組DCS的普及應(yīng)用，使得機(jī)組的監(jiān)控面貌煥然一新，但是它的監(jiān)控智能化程度在電力行業(yè)卻沒有多大提高。雖然許多智能化的監(jiān)視、控制軟件在國內(nèi)化工、冶金行業(yè)中都有較好的應(yīng)用并取得效益，可在我國電力行業(yè)直到近幾年才開始有所起步。隨著技術(shù)的進(jìn)步，火電廠單元機(jī)組自動化系統(tǒng)的智能化將是一種趨勢，因此未來數(shù)年里，實(shí)現(xiàn)信息智能化的儀表與軟件將會在火電廠得到發(fā)展與應(yīng)用。具體包括：儀表智能管理軟件、閥門智能管理軟件、重要轉(zhuǎn)動設(shè)備的狀態(tài)智能管理軟件、智能化報(bào)警軟件的發(fā)展與應(yīng)用。

2、單元機(jī)組監(jiān)控集中布置

過去一個集控室的概念，通常為一臺單元機(jī)組獨(dú)用或?yàn)槎_機(jī)組合用，電子室分成若干個小型的電子設(shè)備間，分別布置在鍋爐汽輪機(jī)房或其它主設(shè)備附近。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了電纜。但隨著機(jī)組容量的提高、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和管理水平的深化，近幾年集控室的概念擴(kuò)大，出現(xiàn)了全廠單元機(jī)組集中于一個控制室，單元機(jī)組的電子設(shè)備間集中，現(xiàn)場一般的監(jiān)視信號大量采用遠(yuǎn)程i/o柜的配置方式趨勢，提高了機(jī)組運(yùn)行管理水平。

3、APS技術(shù)應(yīng)用推廣

APS是機(jī)組級順序控制系統(tǒng)的代名詞在機(jī)組啟動中，僅需按下一個啟動控制鍵，整個機(jī)組就將按照設(shè)計(jì)的先后順序、規(guī)定的時(shí)間和各控制子系統(tǒng)的工作情況，自動啟停過程中的相關(guān)設(shè)備，協(xié)調(diào)機(jī)爐電各系統(tǒng)的控制在少量人工干預(yù)甚至完全不用人工干預(yù)的情況下，自動地完成整臺機(jī)組的啟停。但由于設(shè)備自身的可控性和可用率不滿足自動化要求，加上一些工藝和技術(shù)上還存在問題，需要深入地分析研究和改進(jìn)，所以目前燃煤機(jī)組實(shí)施APS系統(tǒng)的還不多見。

4、過程控制軟件優(yōu)化應(yīng)用

進(jìn)一步提高模擬量控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍和品質(zhì)指標(biāo)，是火電廠熱工自動化控制技術(shù)研究的一個方向。雖然目前有關(guān)自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，在電廠控制系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用的報(bào)道有不少，但據(jù)筆者了解真正運(yùn)行效果好的不多。隨著電力行業(yè)競爭的加劇，安全、經(jīng)濟(jì)效益方面取得明顯效果、通用性強(qiáng)、安裝調(diào)試方便的優(yōu)化控制專用軟件將會在電廠得到親睞、進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。sis系統(tǒng)將結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行二次開發(fā)，促進(jìn)自身應(yīng)用技術(shù)走向成熟，在確?；痣姀S安全、環(huán)保、高效益，和深化信息化技術(shù)應(yīng)用中發(fā)揮作用。

5、輔助車間集控得到全面推廣

隨著發(fā)電廠對減員增效的要求和運(yùn)行人員整體素質(zhì)的提高，輔助車間通過輔控網(wǎng)集控將會得到進(jìn)一步全面推廣。但在實(shí)施過程中，目前還存在一些問題，比如確保通信信號的可靠性、接口連接協(xié)議等。

6、無線測量技術(shù)的應(yīng)用

無線測量技術(shù)能監(jiān)視和控制運(yùn)行過程中發(fā)生的更多情況，獲得關(guān)鍵的工藝信息，整合進(jìn)入DCS。除節(jié)省大量安裝成本以外，還將推動基本過程和自動化技術(shù)的改善。如供熱、供油和煤計(jì)量，酸堿、污水區(qū)域測量等，都可能通過無線測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

7、機(jī)組檢修維護(hù)方式的改變

隨著電力市場的競爭，發(fā)電企業(yè)將趨向集約化經(jīng)營和管理結(jié)構(gòu)扁平化，為提高經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)電企業(yè)在多發(fā)電，以提高機(jī)組利用小時(shí)的同時(shí)，將會通過減少生產(chǎn)人員的配備，密切與外包檢修企業(yè)之間的聯(lián)系，讓專業(yè)檢修隊(duì)伍取替本廠檢修隊(duì)伍的方式來提高勞動生產(chǎn)率。因此檢修維修工作社會化將是一種趨勢。此外DCS的一體化及其向各功能領(lǐng)域滲透，提高電廠整體協(xié)調(diào)和信息化、自動化水平的同時(shí)，也將會使電廠原專業(yè)間及專業(yè)內(nèi)的分工重新調(diào)整，比如熱工與電氣二次回路的專業(yè)劃分打通。為了降低成本，電廠不再保持大批的檢修維修人員，因此檢修維護(hù)方式也將因此而改變，比如讓生產(chǎn)廠家和代理公司承擔(dān)DCS和相關(guān)設(shè)備的檢修工作。

四、結(jié)束語

綜上所述，火力發(fā)電廠熱工自動化的主要任務(wù)是以火力發(fā)電過程中數(shù)據(jù)的測量、信息的處理、設(shè)備的自動控制、報(bào)警和自動保護(hù)為基礎(chǔ)，通過自動化系統(tǒng)的控制來達(dá)到無人操作的過程。在火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中為了使發(fā)電設(shè)備的安全有所保障，需要對設(shè)備進(jìn)行自動化控制，以避免重大事故的發(fā)生，同時(shí)也減少了一定的人力資源?？傮w來講，熱工自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是高速化、智能化、一體化和透明化。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展與進(jìn)步，為熱工自動化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了不斷拓展的空間。

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