火电厂辅助系统集中控制研究

陈伟

摘要：火电厂辅助车间的自动化控制也是热工自动控制的重要组成部分，辅助车间的自动化水平也直接影响到火电厂整体自动化水平。本文通过工程案例说明火电厂辅助系统集中控制解决方案及设计中应该注意的问题，提高火电厂辅助系统的自动化程度。

关键词：火电厂；辅助系统；集中控制

Abstract: the power plant auxiliary workshop of automation control is also the automatic hot control is an important component of the auxiliary workshop level of automation directly relates to the power plant automation level of overall. This article through the engineering illustrates that the power plant auxiliary system centralized control solutions and design should be noted, improve the power plant auxiliary system automation.

Key words: the power plant; Auxiliary system; Centralized control

中图分类号：TM621文献标识码：A 文章编号：

随着网络技术、计算机技术及PLC控制技术的日益成熟，所有辅控系统均可进入全厂辅助网络控制系统，实现在集控室完全监控操作，大大提高了自动化水平，更好地提高了全厂的效率。

1.集中控制理念及特点

火电厂的辅助系统主要有：锅炉补给水系统、凝结水精处理系统、制氢站、循环水处理系统、工业废水处理系统、除灰系统、除渣系统、输煤系统等。这些辅助系统与电厂的生产过程密切相关，确保这些辅助系统的正常运行，才能保证电厂的安全运行，因此对它们的监控是十分重要的。

过去对这些辅助系统的监控是由一套独立的PLC控制系统完成各辅助系统的监控，其上位机和控制系统机柜布置在各辅助车间的控制室内。这种控制方式使得控制系统设备配置重叠，运行管理人员多，不易管理。因此提高辅助车间的控制水平，减少辅助车间运行管理人员，成为电厂减人增效的重点。

全厂辅助网络控制系统将电厂的全部辅机控制系统，包括输煤程控系统、化水程控系统、凝结水精处理程控系统、除灰除渣程控系统、净水站程控系统、循环水加药控制系统、制氢站程控系统、空压机程控系统、污水程控系统等等，集成为一体化的控制网络，在一个控制室进行集中监视与控制，形成与DCS并列的第二个综合控制系统。

辅助网络控制系统克服了原有独立且分散的控制系统的缺点，可最大可能的将运行管理人员减到最少。控制系统在基本不提高造价的情况下，使辅助网络控制系统的水平达到与主机DCS控制系统基本相当的水平，实现全厂一体化辅机集中控制管理，并使辅助控制系统创造了与主机DCS及其他管理系统联网的可能性。实现对水、煤、灰网运行状态的实时监控，实现真正的远程控制。集中采集和保存数据，方便生产信息的集中保存、处理和备档。集中监控点设在集控室或主厂房控制室。

2.工程概况

某电厂2×300MW工程，集控室设置了辅网工程师站和操作员站。通过工程师站，可以对化水、输煤、除灰等子系统的PLC进行程序开发和系统诊断，对控制系统进行画面组态,建立模拟量的历史趋势,对各个辅助系统以及服务器的数据库进行管理和维护,对设备和网络系统故障进行诊断并且进行状态监视。而通过操作员站,可以监视I/O系统内的每一个模拟量和数字量,查询模拟量的历史趋势和实时趋势,查询本地操作员站的操作记录,对各个系统的执行元件(如泵、风机、加热器、电磁阀等)进行控制操作,还可以调整过程设定值和偏置等。各个子系统最终实现无人值班,并向厂级监控信息系统SIS(supervisory infor-mation system)传输所有辅助车间(系统)实时过程数据的功能。

3.辅助车间集中控制系统网络结构

电厂辅控网包括5个子系统和水、煤、灰这3个子网,分别为凝结水精处理系统(包括锅炉取样、加药系统)、空调系统、生活污水系统、电除尘系统、制氢系统、锅炉外水子网系统、输煤子网系统、灰控子网系统。网络控制系统配置图如图1所示。

图1网络控制系统配置图

通过物理和逻辑手段将辅助网络系统按照功能划分后，使系统成为模块化、局部化结构，特定的数据流会在各自的网络中传递，保证信息的实时性和高速性，完全符合“功能分散、物理分散”的原则。

4.集控系统的运行技术分析

4.1控制系统

控制系统由DCS系统软、硬件，盘台设备以及变送器测量开关，电缆及执行机构等组成。系统中任何环节出现问题，均会导致系统部分功能失效或引发控制系统故障，严重时使机组事故跳闸，甚至损坏主设备。因此，要把构成控制系统的所有设备看成一个整体进行全范围管理，只重视现场设备维修管理，而忽视计算机系统管理，或者相反，均不能使集控系统正常运行。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。

4.2集控系统

集控系统是以微处理器为基础的软、硬件系统，具有可靠性高、实时性强、存储容量大的特点。各种复杂控制策略均可通过软件组态来实现。有些电厂对集控系统硬件维修管理较重视，而对软件没有相应的管理办法或管理办法不完善。现场几乎所有人都可以修改组态，软件不能及时复制、备份并统一管理，这样对运行中的机组是非常危险的。因此软、硬件要同时进行管理，两者缺一不可。

4.3热机保护系统

热机保护系统是保证机组安全运行和人身安全的装置。机组出现异常或故障时，能安全停机而保护主设备及辅助设备。主机保护和辅机保护的定值，是制造厂和运行单位对运行设备规定的安全保护值或经验极限值，没有征得制造厂同意或经厂总工批准，任何人不得擅自取消和退出保護，随意改动保护定值。特殊情况下，临时变动保护定值或退出保护必须执行各厂制订的批准程序，否则，不能进行此项工作。对临时退出的保护，必须及时恢复。

5.集控系统运行中需注意的问题

5.1主汽压力系统的控制

主汽压力系统的控制，该系统有着非常成熟的控制理论：直接能量平衡公式。也有的协调控制采用间接能量平衡系统。但是在协调退出时，还以能量平衡公式的理论为主汽压力控制

方式。该系统通过控制进入炉膛的煤粉量，来达到控制主汽压力的目的。

5.2过热汽温系统控制

过热汽温系统控制，超临界机组过热汽温调节多以调节煤水比为主，作为粗调，用一、二级减温水作为细调，微调。影响过热汽温的主要因素有燃水比（即煤水比）、给水温度、过剩空气系数、火焰中心高度和受热面结渣等；直流炉用微过热汽温作为煤水比的校正信号（即我们常说的中间点温度校正煤水比）。该系统从理论上说，已经相当成熟。一般来说，我们不需要对控制策略做任何改动，就可以足够胜任自动调节任务。但是也存在一些问题，比如有的执行机构，因设计生产的问题，会出现一些线性不好的情况。一般来说，一些人过于强调积分作用，导致该系统调节品质不能提高。所以，一个系统的调节质量的高低，除了外部原因以外，最直接、最快速、最简便的方法，首先是参数整定，然后才是其他。

5.3再热汽温系统的控制

再热汽温比一次汽温控制更为复杂，更为困难。有的电厂只采用减温水调节温度。这样做的好处是，温度控制相对简单容易。缺点是一部分给水泵出口的水，没有经过高压缸做功，因而降低了经济性。对于亚临界机组，每喷入1%的减温水，发电煤耗降低约0.4～0.6 g标煤。因而目前越来越多的大型机组采用其它办法调节再热汽温。常用的方法有：用烟风挡板调节，烟气再循环与热风喷射，摆动式燃烧器等。但是许多电厂用烟风挡板调节再热汽温的效果不够理想，烟风挡板的调节影响了锅炉内烟气的流动情况，造成左右侧一次汽温不均衡的可能。

6.结束语

总之，实现发电机组集中控制，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。具有高可靠性、开放性、灵活性、易于维护等优势。通过实现集控运行从而有效提高火电厂经济运行水平。

参考文献：

[1]DL 5000-2000.火力发电厂设计技术规定[S].

[2]杨新民.电力系统综合自动化[M].北京:中国电力出版社, 2007.

[3]上海电力调度通信中心.上海电网调度中心工程多媒体集中控制系统技术协议书,上海:上海电力调度通信中心,2004

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。