火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

梁潤澤

摘 要 隨著我國工業(yè)化進(jìn)度的不斷加快，火電廠的發(fā)展也進(jìn)一步得到提升，電廠與電廠之間的競爭也愈發(fā)激烈?；痣姀S若想在激烈的競爭中取得優(yōu)勢，就必須對(duì)以往的運(yùn)行模式加以改進(jìn)，使其在安全，穩(wěn)定的工作基礎(chǔ)之上減少不必要的損耗以及成本支出，提高電廠的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。目前智能自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，將其理論和技術(shù)應(yīng)用到火力發(fā)電廠中可以明顯提高發(fā)電的效率，同時(shí)也能夠?qū)σ延匈Y源進(jìn)行充分合理應(yīng)用，因此目前應(yīng)用智能自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為各火電廠關(guān)注的重點(diǎn)對(duì)象。

關(guān)鍵詞 火電廠;自動(dòng)化控制系統(tǒng);應(yīng)用

1火電廠自動(dòng)控制的內(nèi)容

具體而言，火電廠的自動(dòng)控制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）自動(dòng)檢測：可以對(duì)火電廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程的化學(xué)量和物理量以及每一生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測量。如果這些量和參數(shù)不符合預(yù)期和規(guī)定時(shí)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)，以確保生產(chǎn)能夠按計(jì)劃進(jìn)行。

（2）自動(dòng)保護(hù)：在火電廠發(fā)生事故時(shí)，需要使用保護(hù)系統(tǒng)以避免事故進(jìn)一步惡化。自動(dòng)保護(hù)可以降低機(jī)械和設(shè)備的損壞情況，改善了火電廠的運(yùn)行安全性，確保了火電廠能夠正?？煽窟\(yùn)行。

（3）順序控制：火電廠的發(fā)電運(yùn)行主要取決于預(yù)定的程序和條件。根據(jù)順序控制的方法可以大大減少了人工的工作量，節(jié)省了勞力成本，同時(shí)可以確保運(yùn)行的準(zhǔn)確性，不會(huì)出現(xiàn)在多動(dòng)作時(shí)出現(xiàn)互相干擾的現(xiàn)象[1]。

（4）自動(dòng)控制：自動(dòng)控制也被稱為自動(dòng)調(diào)節(jié)，因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)的操作方式超過規(guī)定的操作條件時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)整并恢復(fù)到預(yù)定的工作狀態(tài)。

自動(dòng)控制系統(tǒng)在火電廠中是一個(gè)復(fù)雜和困難的內(nèi)容，除了對(duì)主機(jī)和輔助設(shè)備進(jìn)行同步控制外，還必須對(duì)每一部運(yùn)行采用不同的控制方法，因此控制系統(tǒng)和控制結(jié)構(gòu)也各不相同。

2傳統(tǒng)火電廠控制系統(tǒng)介紹

二十世紀(jì)末，大多數(shù)火電廠的控制系統(tǒng)都是以信息輸入機(jī)組的DCS系統(tǒng)的I/O格式為基礎(chǔ)的，其實(shí)施方式主要是建立一個(gè)獨(dú)立的DCS控制器，并在DCS系統(tǒng)中使用I/O模塊的相關(guān)硬鏈接模式?，F(xiàn)有ECS系統(tǒng)的特殊電氣控制功能與DCS沒有連接，主要由獨(dú)立的自動(dòng)裝置加以補(bǔ)充。這些類型的控制系統(tǒng)具有成熟的模式、現(xiàn)場快速反應(yīng)、直接觀測和強(qiáng)大的控制能力等優(yōu)勢。然而，隨著信息通信技術(shù)的逐步發(fā)展，接入量持續(xù)增加，設(shè)備的條件受到制約，因而無法實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，也在某種程度上影響到與火電廠有關(guān)工作的開展，因此，有必要改進(jìn)火電廠的自動(dòng)化系統(tǒng)[2]。另一個(gè)控制方法是火電廠的現(xiàn)場總線技術(shù)，這需要組成控制網(wǎng)絡(luò)，其基礎(chǔ)是火電廠的工藝環(huán)節(jié)，同時(shí)保留主要硬接線的DAS模式的控制系統(tǒng)。DAS模式通過現(xiàn)場總線來收集和控制電氣管線內(nèi)的信息。此外，ECS還可以利用通信網(wǎng)關(guān)向火電廠其他子系統(tǒng)提供與電力有關(guān)的信息，包括許多輔助車間系統(tǒng)，如監(jiān)文信息系統(tǒng)和煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)。ECS在大型水力發(fā)電廠和火電廠中的自動(dòng)系統(tǒng)和控制層應(yīng)用方面取得成功。然而，通信網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)數(shù)量限制了傳輸效率以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錂C(jī)構(gòu)，效率低下和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳缓侠?，使得故障管理出現(xiàn)了一定的局限性。

3以太網(wǎng)技術(shù)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的運(yùn)用

隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，關(guān)于測控設(shè)備和電氣綜合保護(hù)的功能也取得了進(jìn)步，對(duì)于交流收集信息的保護(hù)和濾波以及測量和通訊等功能也可以實(shí)現(xiàn)，這些功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠于以太網(wǎng)技術(shù)的成熟與發(fā)展。在實(shí)際的控制應(yīng)用中，以太網(wǎng)技術(shù)具有較好的優(yōu)勢，例如較高的傳輸速度、較低的成本以及較大的傳輸容量，這些優(yōu)勢可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)所存在的不足，未來將會(huì)有更多火電廠應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化控制。通常，火電廠采用將通信方法輸入至DCS系統(tǒng)中來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，在現(xiàn)場的間隔層和占空層之間采用雙光纖的模式進(jìn)行通訊，可以較大的提升控制系統(tǒng)效率。大多數(shù)火電廠都成功地利用以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，經(jīng)過長期開發(fā)，以太網(wǎng)電子控制技術(shù)已經(jīng)成熟。這一控制方式主要是將探測和獲取以及實(shí)施全面詳細(xì)的控制方法結(jié)合起來，不僅降低了投資成本，而且也符合DCS和ECS之間的關(guān)系，進(jìn)一步促進(jìn)了兩個(gè)系統(tǒng)的逐步一體化和系統(tǒng)自動(dòng)化[3]。

4DCS自動(dòng)化控制系統(tǒng)

DCS具有探測和管理功能，由于它能夠?qū)崿F(xiàn)的功能只能通過每個(gè)制造商過去生產(chǎn)的各種裝置聯(lián)合操作，因此DCS可以實(shí)現(xiàn)“集”和“散”為一體的多種功能。由于該系統(tǒng)的每一功能都是通過不同的模塊實(shí)現(xiàn)的，因此每個(gè)模塊可以被稱為單獨(dú)的子系統(tǒng)，這些模塊的組合形成了一個(gè)DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)。

在既允許硬件又允許軟件的條件下，DCS每個(gè)功能模塊都可以增加或減少，以滿足各種火電廠的需要。通?？梢詣澐窒到y(tǒng)是：數(shù)據(jù)獲取子系統(tǒng)DAS;模擬數(shù)量控制系統(tǒng)MCS;順序控制系統(tǒng)SCS;燃燒器管理系統(tǒng)BMS。

5PLC控制系統(tǒng)

與常規(guī)繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛使用，因?yàn)槠洳僮骺煽啃愿?，防止干擾的能力強(qiáng)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)已不再局限于開關(guān)量邏輯控制，而在運(yùn)動(dòng)控制和過程控制領(lǐng)域的控制性能也更為突出。

在火電廠系統(tǒng)中，PLC系統(tǒng)通常被用于輔助系統(tǒng)，例如處理排出的廢水和控制燃料供應(yīng)量。在這種情況下，PLC是下位機(jī)，與一個(gè)主機(jī)設(shè)備聯(lián)系，例如在RS485或232通信接口，以便形成一個(gè)分布式控制系統(tǒng)。此外，PLC還可以采集開關(guān)狀態(tài)的信號(hào)，以獲取在模擬輸入信號(hào)下運(yùn)行設(shè)備的當(dāng)前信號(hào)[4]。

6結(jié)束語

隨著城市和農(nóng)村居民的能源消耗和工業(yè)生產(chǎn)的增加，發(fā)電廠系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置日益復(fù)雜，自動(dòng)化控制技術(shù)將廣泛用于火電廠，以提高發(fā)電廠設(shè)備的操作效率，并減少工作人員的負(fù)擔(dān)。雖然在現(xiàn)階段用于火電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)中仍有許多缺點(diǎn)和不完善，但技術(shù)的迅速發(fā)展將繼續(xù)優(yōu)化和更新系統(tǒng)，使全面管理電力網(wǎng)成為可能，滿足基本能源的需求，提高發(fā)電公司的整體競爭力，并使它們處于優(yōu)勢地位。

參考文獻(xiàn)

[1] 王哲彪.關(guān)于火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用與研究[J].黑龍江科技信息，2016（31）：83.

[2] 蔡沛.淺談火電廠自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢[J].科技展望，2015，25 （28）：104.

[3] 周玉健.電廠自動(dòng)化控制技術(shù)的相關(guān)問題研究[J].中國新通信，2014，16（21）：91.

[4] 張旺龍.論P(yáng)LC在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2016（5）：44.