火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組集控運(yùn)行技術(shù)探討

馬海軍

(國家能源集團(tuán)蚌埠發(fā)電有限公司，安徽 蚌埠 233000)

現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展改變了火電廠發(fā)電機(jī)組運(yùn)行管理模式?；诂F(xiàn)代化控制技術(shù)的集控技術(shù)進(jìn)一步強(qiáng)化了系統(tǒng)性能，針對(duì)龐大的市場需求，火力發(fā)電機(jī)組調(diào)峰作用日益突顯，要深入了解集控技術(shù)的主要特征及運(yùn)行方式，尋找提高發(fā)電能力的新方法。

1 火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組集控運(yùn)行系統(tǒng)

1.1 集控運(yùn)行系統(tǒng)

火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組集控運(yùn)行系統(tǒng)簡稱DCS系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在大型工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)基礎(chǔ)上發(fā)展而來控制系統(tǒng)技術(shù)，依托信息技術(shù)將原本復(fù)雜的系統(tǒng)控制模式變得更加簡單，與傳統(tǒng)的單純集中式控制系統(tǒng)相比實(shí)現(xiàn)了信息系統(tǒng)的有效融合，不僅能夠?qū)痣姀S相關(guān)設(shè)備運(yùn)行做全面監(jiān)督，還能優(yōu)化設(shè)備操作過程，滿足分組/集中控制的性能要求。發(fā)電機(jī)組集控運(yùn)行系統(tǒng)采用了電腦計(jì)算機(jī)技術(shù)、control控制技術(shù)及對(duì)應(yīng)的通信技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了管理、操作及顯示等諸多功能的一體化，分散處理火電廠運(yùn)行過程中的電力負(fù)荷、危險(xiǎn)性操作及其他功能，成為火電廠現(xiàn)代化運(yùn)行的重要技術(shù)?；痣姀S發(fā)電機(jī)組集控運(yùn)行系統(tǒng)功能不斷完善，該控制系統(tǒng)已開始運(yùn)用智能化技術(shù)來強(qiáng)化功能，如對(duì)發(fā)電機(jī)組異常運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控等，這些功能保障了發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行質(zhì)量[1]。

1.2 集控系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境及條件

發(fā)電機(jī)組集控系統(tǒng)主要集中在外部環(huán)境條件中，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)接地、電源供應(yīng)能力及電子室、控制室等室內(nèi)環(huán)境影響。集控系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能會(huì)受到其他因素的影響，需要重點(diǎn)考慮以下內(nèi)容：其一，若發(fā)電機(jī)組集控運(yùn)行系統(tǒng)接地不理想或電纜屏蔽存在質(zhì)量問題，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行過程中承受更多干擾，甚至造成信號(hào)錯(cuò)誤發(fā)出，影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率。其二，若電源供應(yīng)模式及時(shí)間切換不標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)導(dǎo)致集控系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境變化，該系統(tǒng)功能也難以得到充分發(fā)揮。其三，一般電子室與控制室之間的空調(diào)為公用模式，且空調(diào)系統(tǒng)無法調(diào)整室內(nèi)濕度變化，在室內(nèi)空氣十分干燥的情況下可能會(huì)產(chǎn)生靜電離子，造成電路板短路等問題。

2 發(fā)電機(jī)組集控系統(tǒng)的運(yùn)行

2.1 控制系統(tǒng)的運(yùn)行

主蒸汽壓力控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)在運(yùn)行期間以能量平衡為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)控制，即遵照主蒸汽壓力能量平衡理論對(duì)入爐燃料數(shù)量進(jìn)行控制及分析，采用DEH技術(shù)，針對(duì)性地調(diào)整主蒸汽壓力水平。

過熱汽溫控制系統(tǒng)。針對(duì)超臨界蒸汽系統(tǒng)的溫度控制，該集控系統(tǒng)能夠通過水煤比和兩級(jí)噴水減溫共同來控制，因?yàn)橹绷鳡t中的微過熱蒸汽水平基本能夠反映出水煤比的變化情況，再加之過熱氣溫控制系統(tǒng)技術(shù)條件逐漸成熟，利用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，成為提高系統(tǒng)性能的關(guān)鍵手段，但是在使用該方法時(shí)也需要注意一些問題，如系統(tǒng)中線性接觸不牢固可能會(huì)影響系統(tǒng)性能。

再熱汽溫控制系統(tǒng)。對(duì)于中間再熱機(jī)組，特別是二次中間再熱機(jī)組的再熱蒸汽溫度控制，正常情況下通過煙氣擋板來調(diào)節(jié)一、二次再熱器蒸汽溫度，在低負(fù)荷或深度調(diào)峰期間還可以適當(dāng)增加爐膛總風(fēng)量，作為再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)的輔助手段。此外，對(duì)于非穩(wěn)定工況時(shí)輔以一、二次再熱器噴水減溫，但在運(yùn)行中要關(guān)注再熱器壁溫，提高能效，這是需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

2.2 集控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

在發(fā)電機(jī)組集控運(yùn)行管理中，根據(jù)系統(tǒng)技術(shù)特征，大體可分為3種集控技術(shù)形式：一是遞階式控制模式。在早期的分散系統(tǒng)中呈現(xiàn)出分級(jí)低階結(jié)構(gòu)特征，其核心是將一個(gè)原本完整的(或較大的)系統(tǒng)分散，通過系統(tǒng)控制和監(jiān)視功能完成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估。這種控制模式有一個(gè)十分突出的優(yōu)點(diǎn)，即通過順序控制及模擬控制量方法，對(duì)集控系統(tǒng)中的每個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，并結(jié)合現(xiàn)場控制需求將其中的關(guān)鍵信息傳遞到對(duì)接管理系統(tǒng)中，整個(gè)操作過程是在微處理器基礎(chǔ)下完成的，可以滿足大部分程序控制要求。二是獨(dú)立管理的分散系統(tǒng)。集控系統(tǒng)的主要優(yōu)勢是可以規(guī)避集中系統(tǒng)控制模式下的集中性故障，而該系統(tǒng)的核心是增設(shè)了微處理器，在微處理器的支持下，可以將原本集中在一個(gè)系統(tǒng)上的系統(tǒng)功能分散到每個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)中，在該模式下，當(dāng)系統(tǒng)中的某一設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)生故障后，不會(huì)影響系統(tǒng)中其他設(shè)備的運(yùn)行。從功能控制角度來看，由于每個(gè)控制系統(tǒng)都獨(dú)立承擔(dān)著相應(yīng)的控制功能，通過微處理器支持，可以根據(jù)計(jì)劃控制方法來提升數(shù)據(jù)處理效率。有學(xué)者研究認(rèn)為，集控系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是將故障系統(tǒng)徹底打散，不僅可以降低系統(tǒng)故障造成的負(fù)面影響，也能為工作人員更換設(shè)備提供支持，系統(tǒng)使用效率得到保障[2]。這種分散的系統(tǒng)控制模式可以降低安裝難度，避免發(fā)生信號(hào)干擾等問題，對(duì)于系統(tǒng)而言十分有利。三是綜合控制系統(tǒng)。隨著電能生產(chǎn)要求不斷提升，分散控制技術(shù)難度不斷加大，為了適應(yīng)這一變化，將控制系統(tǒng)與多接口系統(tǒng)的統(tǒng)一融合成為研究重點(diǎn)。在傳統(tǒng)控制技術(shù)中，一對(duì)一控制模式主要以檢測模擬信號(hào)及控制信號(hào)為主，這種操作方法會(huì)直接影響設(shè)備信息之間的傳輸效果，系統(tǒng)與外界對(duì)接能力差，但集控系統(tǒng)的出現(xiàn)有效解決了這一問題，在對(duì)每個(gè)系統(tǒng)下達(dá)控制指令的同時(shí)可以直接將控制指令下發(fā)至每個(gè)子系統(tǒng)，由此形成火電廠現(xiàn)場控制系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)一體化系統(tǒng)管理奠定基礎(chǔ)。

2.3 集控運(yùn)行應(yīng)對(duì)策略

2.3.1 調(diào)整運(yùn)行策略

火電廠發(fā)電機(jī)組集控運(yùn)行的主要目的是保證火電廠穩(wěn)定運(yùn)行，為滿足要求，應(yīng)考慮以下兩方面問題：一是重視科學(xué)技術(shù)運(yùn)用。根據(jù)以往系統(tǒng)運(yùn)行資料，利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)變化趨勢識(shí)別，確保系統(tǒng)能夠及時(shí)識(shí)別出其中的異常數(shù)據(jù)并發(fā)出警報(bào)信息。二是積極調(diào)整運(yùn)行方法。目前部分火電廠采用了無人運(yùn)行方法，此方法是提升火電廠運(yùn)行穩(wěn)定性、拓展電廠運(yùn)行發(fā)展空間的關(guān)鍵，為集控運(yùn)行提供了必要的技術(shù)支持，值得推廣。

2.3.2 完善集控運(yùn)行環(huán)境

在外部環(huán)境管理中，為滿足集控運(yùn)行要求，要做好電子室環(huán)境控制、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)環(huán)境控制、電源運(yùn)行環(huán)境控制。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，要調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度及濕度，避免空氣濕度過大而造成結(jié)露現(xiàn)象。在內(nèi)部環(huán)境控制中，要注意監(jiān)測機(jī)組運(yùn)行溫度變化，避免因溫度快速升高而導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生警報(bào)，導(dǎo)致安全問題[3]。

2.3.3 強(qiáng)化集控系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)管理

微處理器作為運(yùn)行技術(shù)管理的核心，應(yīng)實(shí)現(xiàn)軟件、硬件及電纜等關(guān)鍵部件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)全面系統(tǒng)，遵照集中控制要求，認(rèn)識(shí)到每個(gè)部件的功能，在技術(shù)管理中應(yīng)進(jìn)一步完善現(xiàn)場管理，遵照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求，完善集控系統(tǒng)維護(hù)與管理工作，發(fā)揮系統(tǒng)時(shí)效性強(qiáng)、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，通過軟件組態(tài)方法實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜控制，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率。

3 結(jié)語

發(fā)電機(jī)機(jī)組集控系統(tǒng)可以更好地適應(yīng)未來電力生產(chǎn)要求。應(yīng)從技術(shù)特征入手，堅(jiān)持通過智能化、科學(xué)化創(chuàng)新，提升火電廠性能，為保障平穩(wěn)的電力生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。