浅谈如何提高电厂热工自动化水平

李宁

（大唐太原第二热电厂，山西 太原 030041）

热工自动化技术作为火力发电厂的重要技术之一，能够帮助设备运行，提高机组的工作效率，提升其发电工作的精准程度，优化热控系统控制有效性的同时避免出现不必要的误动。所以，电厂需要高度重视热工自动化技术，在明确其存在不足的基础之上加以改进，从而保障热控设备以及热控系统运行的可靠性，保护好机组的经济安全。

1 电厂热工自动化应用技术发展现状

随着技术改革的不断深化，目前，电厂热工自动化水平也取得了长足的进步，能够在设备、系统以及控制结构、控制范围等方面实现突破与优化。逐渐淘汰了火电厂的老机组以及初投产机组，实现了主辅机设备的有效、可靠控制。

电厂热工自动化技术应用的核心是自动控制系统，其主要由过热器、省煤器、给水阀所组成，把工业生产过程之中的温度、压力、液位、浓度等多个因素进行自动化控制的系统称为过程控制系统，这样就能够保障锅炉在正常的温度下安全运行，同时，汽包的水位稳定在一定的范围。其中，测量变送器的主要功能就是用来测量被调量，同时，对于这种参数进行信号转化，给定元件则是为了去设置被调量的给定值和电信号的，调节器能够根据调量信号以及给定值比较后的偏差信号，遵循一定的控制指令规律传送给执行器，执行器根据控制指令来改变调节量。所以，综合来看，调节机构是指接受控制作用去改变调节量变化的具体设备，所控制的对象是被控制的热工生产过程及其设备。

所以，电厂应用热工自动化技术，不仅仅是电厂安全运行以及对于设备性能完善改造的主要手段，同时，也是电子技术与计算机技术迅速发展的产物。在发展的过程中，对主辅机的自动化设备也提出了更高的要求，除了要满足安全、经济的需求之外，还要符合厂站独立经济核算的实际要求，即厂站应用的“厂网分开、竞价上网、同网同质同价”电力经营策略；新型自动化装置要能够与调频调峰要求相适应，提升火电厂自身的控制能力。

但是目前所应用的电厂热工自动化技术也存在着不足，故障离散性相对较大，很多环节都会存在着不稳定因素：例如保护信号取样及配置方式、测量设备、控制设备、执行设备、电缆、电源、热控设备以及技术人员外部控制等多种因素，都会导致其装置故障、机组跳闸以及设备的损坏，严重时还会导致安全事件，机组运行参数异常波动等。所以，需要电厂提升自身的热工自动化技术水平，在掌握热工被控对象、变送器使用方法、执行器运行原理、调节器应用措施、热工系统主要控制方式以及评价体系的基础之上，有效实现技术提升与技术应用。

2 加强应用具体措施

2.1 优化单元机组分散控制系统的配置

在分散控制系统配置时，应该明确操作员站、工程师站、实时数据服务器以及通讯网络之间的功能划分，冗余配置应该可靠、安全。为了照顾到后续的检修与维护环节，工程师站与操作员站都应该具备检修功能，同时，还要增加单元机组集控室内的操作员站数量。而在配置控制器时，更应该严格遵循其分开配置的独立性要求，不能为了便利日常操作而降低控制器的实际数量，因为系统配置的分散性能够较好地提升对机组的保护，由此避免机组出现停运事故等现象时产生不可控制的损失。

配置细节上需要注意，比如水泵以及送风机需要配置在不同的控制器之中，一些冗余及组合的设备为了发挥其最大作用应该纵向组合。在同一个控制系统中，比如给煤机、磨煤机以及风门等都是在同一个控制器之内，这些控制配置全部完成之后，要确保参数的精准设置，保障重要监控信号不会因为故障问题而断开监视联系，加强对汽包水位、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度以及炉膛压力的参数控制。

除了参数配置之外，IO信号需要配置在相应的模件上，重要的关键参数选择三重冗余变送器测量，其余关键参数则可以使用双重冗余变送器测量，保障并控制回路的输出与输入信号布置在同一个控制器的模件机柜之中，且其之间应该是互不干扰，相互隔离的，这也在一定程度上提升了模件输入输出信号的稳定性，避免因为电压的传入，而让通道产生故障及损坏等现象。

对于DCS系统，在应用上应该满足《热工自动化系统检修运行维护规程》《火力发电厂厂级监控信息系统技术条件》《全国电力二次系统安全防护总体方案》等相关法规的实际要求，DCS自身还需要达到电磁兼容的实际要求，并且结合其火力发电厂的实际运营需求，建立声光报警系统，从而优化信号情况。根据通讯需求，平时应该采取ETS双网的通讯系统，以此避免因为个别部分通讯故障而集体故障的现象，保证另一个通讯系统能够正常工作。

2.2 明确应用类型

热工自动化技术在发电厂中的应用主要体现在3个系统上，分别是DCS系统、自动控制系统以及热工测量技术，这三种应用技术共同构成了热工自动化技术，在发电厂的日常运营中发挥重要作用。DCS系统能够有效结合局域网技术与发电机组，从而实现网络化，加强对其他口令与信号的控制和处理；而自动控制系统则是主要对于各种参数进行调节，比如燃烧温度、主汽温度以及水位调节等，且在开环控制以及压力控制方面也有着良好的表现。热工测量技术则是利用检测原理来实现压力、流量以及液位的测量。所以，想要提升发电厂的热工自动化技术，除了需要提升其机组的智能化，还需要让技术人员明确技术要点，通过培训、教学工作规范技术应用，实现热工自动化技术的系统性应用。

2.3 不断更新热工自动化技术

除了传统的热工自动化技术之外，目前，我国也开发了全新的技术，比如SIS系统应用以及变频技术应用，SIS系统能够更好地对电厂信息进行数据交换与信息共享，其智能化与自动化体现在了设备故障的自我诊断与自我修复上，不仅仅能够对数据进行采集、整理与存储，同时，也能够进行分析、判断以及运行控制优化。变频技术则是能够在电力生产的过程之中，积极促进低速转动力矩、动态速度，提升调整行为的范围与精确程度，且交流变频调速技术也通常会应用在高压电机之上。从长远的角度上看，变频技术自身也具备节能减排的特征，是未来电厂热工自动化技术的发展趋势。

2.4 加强热工保护系统，优化系统设备

在热工保护系统的应用中，一般都遵循着“杜绝拒动，防止误动”的配置原则，所以，为了进一步保护热工系统，可以适当增加证实信号与报警系统，单独设置触发停机停炉保护信号的开关量仪表以及模拟量变送器，控制指令遵循有效保护的原则，按照一定的控制逻辑启动跳闸继电器。

在用于连锁保护的通信网络传送的开关量点中，应优化加延时或上网点的形式，利用硬线连接的形式来减少信号的瞬时间干扰所造成的错误动作，提升信号的稳定性与可靠性，从根本上优化热工的逻辑控制与设备的稳定程度。

2.5 提高设备自动化水平

热控AGC控制是负荷调节的中枢系统，而锅炉、汽轮机等的调节装置是系统的“手”和“脚”，空有先进的控制系统而“手”“脚”不听指挥是无法达到高效的负荷控制效果的，尤其是需要事先快速的二次、三次调峰的需求和面对调度系统严格的AGC考核。目前，大多数火电厂AGC控制策略主要采用负荷指令前馈PID反馈的调节方案，这种方案要求前馈控制回路的参数必须定得非常精确，机组对煤种稳定、机组设备稳定、机组运行方式成熟、调节系统的准确高效要求很高。如果设备控制能力较差，则整个控制会出现消除扰动能力差，易出现参数大幅波动及调节振荡情况；机组负荷升降速率较低；燃料、给水等控制量波动大；主、再热汽温的控制品质相对较差等一系列的问题。

另外，引起上述问题的原因还有随着机组工况和煤种的变化，机组被控对象的动态特性已变得越来越差，过程的滞后和惯性变得越来越大，对象非线性和时变性的特征也越来越明显。在这种情况下，常规的AGC调节方案已很难协调好控制系统快速性与稳定性之间的矛盾。要从根本上解决上述问题，应将先进的控制技术，比如预测控制、神经网络控制、自适应控制、模糊控制等技术应用到火电机组的优化控制中来，控制策略的质量取决于调节结构是否严格执行策略。

3 结束语

综上所述，目前电厂在提升热工自动化技术方面还有很大的发展空间，需要在明确发展现状以及技术应用基本概念的基础之上，加强对技术的研究以及技术的应用与掌握，细化参数配置细节，从而提升应用效果，保障电厂能够在安全生产的前提下达到负荷控制的良好效果。