火电厂热工自动化技术改造分析

刘姝颖

摘 要：随着电力事业的发展，火电厂热工自动化程度不断提高，使得热工自动化设备和系统在火电机组安全经济运行中的作用愈来愈显得重要。目前，我国在火力发电领域加强了技术改革，现阶段的电厂热工自动化已经得到了很大的发展。随着电力行业体制改革，火电厂热工自动化系统技术改造已成为必然。该文就火电厂热工自动化技术改造进行分析。

关键词：火电厂 热工自动化 改造

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（c）-0048-02

自动化随着电力事业的发展，机组容量的增大，火电厂热工自动化程度不断提高，热工监控范围不断扩大，使得热工自动化设备和系统在火电机组安全经济运行中的作用愈来愈显得重要，而目前，电力生产企业的热工自动化系统也处于不断的升级改造当中。作为机组主要控制系统的DCS，火电厂热工自动化已在控制结构和控制范围上发生了巨大的变化；另一方面随着厂级监控和管理信息系统、现场总线技术和基于现代控制理论的控制技术的应用，给热工自动化系统注入了新的活力。本文呢在深入探析我国火电厂热工自动化技术发展现状、DCS功能范围的基础上，提出汽轮机控制系统改造优化方案，为火电厂热工自动化技术改造提供了理论指导。

1 热工自动化的现状

热工自动化技术是对生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理、决策，达到确保安全、增加产量、提高质量、降低消耗、减员增效等目的的综合性高新技术。其中，测量装置和执行机构在原理和结构上没有新的变化，只是引入了智能化、网络通信接口、微处理器等，可以实现计算机远程设定、控制，逐步向现场总线方向发展，其核心已逐步由计算机控制系统取代。未来一段时间里，现场总线将与DCS、PLC相互依存发展，现场总线借助于DCS和PLC平台发展自身的应用空间，DCS和PLC则借助于现场总线完善自身的功能。

2 DCS改造的现状及其功能范围

随着科学技术的不断发展，DCS系统成为火力发电厂不可缺少的重要组成部分，其精准高效的自动化程度，得到了相关专业人士的认可。从指标测试和运行状况来看，通过DCS改造之后火电厂机组的系统功能指标大致都已经达到了设计的基本要求，即：完善的人机界面交互功能和画面监控功能；同时顺序控制系统也实现了热力系统的辅机和相关设备按顺序和时间间隔自动动作，从而在很大程度上减少了人工操作，最终保证了设备运行的的安全性；系统的调节品质都大大优于原系统，热工自动投入率达到100%，机炉协调控制系统的投入，使机组运行中主要热力参数控制稳定，AGC投入使机组对电网负荷适应能力增强。其控制功能情况大致如下。

（1）单元机组DCS系统

典型的DCS网络系统由过程控制层、控制管理层和生产管理层组成.过程控制层采用现场总线技术，将现场总线接口模件作为DCS I/O模件连接现场总线智能设备，从系统上将热工控制与电气控制合二为一构成单元机组DCS-FCS控制系统。

（2）公用DCS系统

燃油泵房、仪表及检修用压缩空气系统、热网系统、脱硝氨气站、厂用电公用部分等纳入机组公用域监控，可分别由任一单元机组DCS操作员站进行监控，正常运行时通过闭锁由#1机组操作站监控，当#1机组检修时，监控权可切换至#2机组操作站监控。

（3）辅助车间DCS系统

锅炉补给水处理、工业废水处理系统、净水站、综合水泵房、污水处理系统、电除尘、气力除灰、机械除渣、汽水取样及加药系统、集中空调等辅助车间组成全厂辅助车间分散控制系统。

监控布置为“3+1”即“3分散+1集中”，即在现场水、煤、灰3个分散控制点分别设置操作员站和控制柜，同时在主厂房集中控制室内也设置操作站，与现场操作站的通讯连接采用光纤。

3 火电厂热工自动化技术改造策略

（1）提高机组整体运行水平

通过改造要做到降低煤耗、提高可用率、减少运行人员，并能实现AGC和适应调频调峰要求。因此，老机组自动化改造工作不能独立进行，必须与主机、辅机的技术更新工作配合进行。完善的自动化只能建立在可控性好的机组和可靠性高的自动化装置基础上，任何脱离主辅机改造的自动化改造都是难以取得实效的。

（2）变频器突破高端路线

随着国民经济的发展，各行业的生产规模增大，所使用的高压电动机的容量也越来越大。高压交流大功率电动机直接启动会造成许多危害，如对电网造成电压的下降，影响共网其它设备的正常运行；再则会对电动机及其所带设备造成冲击，加速设备的老化和损坏，增加设备的维护量。故高压交流大功率电动机的启动成为各行各业日益关注的问题。相比传统的软启动方式，火电厂变频器软启动装置不仅具备体积小、重量轻、启动重复性强、维护保养简便、系统效率高等优点，还可以在限流的同时保持较高的启动转矩，实现真正的平滑启动过程。其特有的多单元串联结构，无需额外配置滤波装置，就可以很好地满足国家相关标准对谐波失真的要求。作为目前技术指标最优异的软启动设备，广电电气还具有国产化所带来的价格优势，实现了极高的性价比，化解了进口高压变频装置价格昂贵的矛盾，在工业生产快速发展的趋势下，无疑将成为客户解决高压交流大功率电动机启动问题的最佳选择。

（3）节能环保高压变频技术应用

近几年，由于能源紧张及生产工艺等各方面的要求，使用高压火电厂高压变频器已成为大型生产企业节能工作的必由之路。

高压变频器装置主要由移相变压器、功率单元、控制系统、旁路柜、水冷却系统等部分组成，另外还可根据需要配置输出LC滤波器。装置的每一相都由三个功率单元串联构成，共包括9个功率单元。每个功率单元的主电路结构完全一致，单个功率单元为基本的“交—直—交”逆变电路，主要包括桥式整流电路、直流滤波电容、桥式逆变电路等。移相变压器二次侧输出的三相交流电通过三相整流桥变换为直流电，再输入逆变桥（H桥）进行逆变。通过对开关器件的通/断状态进行SPWM控制，逆变桥可以输出频率和电压均可调的交流电。输出LC滤波器可以对输出电压进行滤波，使输出波形非常接近于正弦波。装置具备旁路功能，在变频器检修期间可以将其旁路，同时将6kV/50Hz交流电源接到电动机，以保证电动机运行的连续性。装置通过改变施加到高压电动机上的电源的频率和电压，可以实现高压电动机的调速运行，可以大幅度地节约电能。

4 结语

随着国民经济的发展，各行业的生产规模增大，所使用的高压电动机的容量也越来越大。高压交流大功率电动机直接启动会造成许多危害，如对电网造成电压的下降，影响共网其它设备的正常运行；再则会对电动机及其所带设备造成冲击，加速设备的老化和损坏，增加设备的维护量。但是经过热电行业的技术改革，可以在很大程度上解决这一问题，从而使热工自动化系统得到了深度的优化。

参考文献

[1] 于金芳，刘涛.电厂热工自动化技术分析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2008（8）.

[2] 张擎.浅论火电厂热工自动化的现状与进展[J].科技传播，2010（15）：58.

[3] 胡晓花.火电厂辅助车间控制方式及系统选型方案讨论[J].电厂自动化，2008（3）：60-65.endprint