火电厂热工自动化的现状与进展

焦万辉

【摘 要】火电厂是我国目前较为重要的供电企业，在电能供给中占有重要位置，随着科学技术的快速发展，火电厂热工自动化也得到了快速的发展，热工自动化装置已然成为了大型发电机组的重要组成部分。火电厂热工自动化能够有效保障发电安全，提高工作效率与机组的经济性，这对于火电厂发电有着重要意义。

【关键词】火电厂；热工自动化；DCS

隨着科学技术的快速发展，火电厂热工自动化技术随之得到快速发展。尤其热工自动化装置已成为大型发电机组中非常重要组成部分，并且其自动化程度也作为衡量现代化企业水平的一个重要标志。在现代工业生产的不断发展的同时人民生活水平的也在不断提高，火电厂的发电机组由中小容量发展到大容量、高参数发展到单元机组，电力工业也随着进人大电网、大机组、高度自动化的时代。

一、火电厂热工自动化现状

当前我国大部分的火电机组都是采用DCS程控系统，而随着近几年科学技术的快速发展，DCS系统的应用也愈加广泛，火电厂热工自动化极大程度地方便了技术人员的操作，提高了发电的效率与安全性。就我国当前火电厂热工自动化现状来看，热工自动化主要体现在自动检测、自动控制、自动报警与自动保护四个方面。DCS系统通过监控整个过程的压力、温度与流量等热力学参数，能够有效监督火电厂的运行情况，同时为后期的自动控制、事故分析与经济核算提供依据。此外系统中的自动控制装置能够有效调节电厂热工自动化生产过程中的设备运行，确保火电厂机组的稳定运行。同时DCS系统在进行自动检测时如果发现热工参数出现异常，将发出信号报警，提醒相关人员及时处理异常情况。在热工参数出现异常或是相关设备运行出现故障时，需要暂停设备进行调整，避免因设备运行故障而引起安全事故。

二、热工自动化系统的构成

1、DCS系统。把单元机组电气发变组和高、低压厂用的电源系统都纳入到DCS的监控中去，并且烟气脱硝系统及汽机旁路系统的监控也纳入到机组DCS中去。可以在两台机组的DCS中间设置一个公用的网络，与两台机组DCS的数据总线通过网桥联接厂用电公用系统、空压机房、燃油泵房等公用系统，从而接入DCS公用网络。公用网络可以根据DCS供货商的经验，来单独设置操作员站，或者通过单元机组的操作员来对公用系统进行有效的监控。

2、辅助系统集中监控网络。所谓辅助系统的监控网络，主要是采用可编程的控制器PLC+交换机+人机接口的方式，来在一定程度上满足调试、安装和初期运行过渡的要求，并且按照“ 水、煤、灰”这三个点来设置调试的终端，随着各种辅助系统的运行，监控系统就逐渐由地系的监控变成控制室的集中监控，实现全自动的监控系统。

3、烟气脱硫系统。烟气脱硫系统的控制点，主要根据工程的具体情况和业主的管理模式的喜好来决定，可以和除灰系统合并设置在电除尘控制室或除灰控制室，或与输煤系统合并设置控制室。烟气脱硫控制系统主要采用的是PLC和FGD2DCS来进行实现的，通过FGD2DCS/PLC的LCD及其键盘，并运用地监视和控制实现脱硫系统设备的启、停和正常运行时的监控。烟气脱硫系统的监视、报警等都是通过机组和硬接线盒机组DCS进行有效的连接，从而保证了机组能够正常的运行。

三、火电厂热工自动化新进展

1、电气控制正纳入DCS。分散控制系统DCS 在被火电厂采用后，大大提高了汽轮机和锅炉的控制水平，然而仍然采用传统的控制方式对单元机组进行控制，将大量的模拟仪表光字牌和开关按钮装设在控制盘台上，这就使得控制室内与汽轮机和锅炉的DCS 控制显得很不协调，严重制约了火电厂自动化的发展。在电气控制中对DCS 的纳入范围，其主要是用于发电机系统和主厂房内的厂用电系统，它主要由发电机变压器线路组、高压启动/ 备用变压器、高压厂用工作变压器、低压厂用工作变压器、低压厂用备用变压器及低压厂用工用变压器等的控制和信号测量所组成。将DCS 不断纳入保安电源系统、支流系统和不停电电源系统来进行监视。尤其在发电机励磁系统、自动准同期和厂用电快速切换等方面更要重点考虑DCS 的纳入。在国内对于电气控制DCS 的纳入也有成功的经验。

2、FCS，现场总线控制系统正取代DCS，某个局部的故障由于DCS 的纳入而使得其对整个系统的影响较小，再加上不断成熟的各种软硬件技术，大大提高了整个系统的可靠性，因此，自动控制系统逐渐以DCS 为主流迅。然而，DCS 也有其有不足之处，DCS 不能实现上位机系统对现场仪表的信息要求，使得控制过程视野受到限制，上位机系统功能的发挥也受到制约，因此，要求在上位机与现场仪表进行数字通信，随之就出现了FCS。

3、智能控制应用增多。火电厂热工控制理论经历了经典控制理论、现代控制理论和现在的智能控制理论，该理论是以传递函数为基础而建立起来的频率特性、根轨迹等图解解析设计方法，非常利于单输入和单输出系统，到目前为止仍然被广泛采用。然而，系统内部的变量在传递函数的方式下不能对其进行描述，而且初始条件影响也被忽略掉，因此，系统所有信息不能被全部包括在传递函数描述内。智能控制理论的提出，不仅满足了大规模复杂系统控制的需要，并成为一种运用高度发展的计算机技术的控制方法。计算机的出现与发展，变革了控制技术的工具，从而确保了智能控制顺利实现。智能控制作为一种全新的控制方法，它非线性、大时滞、变结构和无精确数学模型对象的控制问题得到基本解决。

四、电力行业热工自动化系统的未来发展动向及前景

随着社会的发展，人们的环保意识也越来越强，同时国家也不断重视各工业企业实际发展进程中对环境的影响。火电厂未来热工自动化的一个重要研究方向就是把模拟量控制系统的实际调节范围与各项品质指标逐步提高。虽然现在已经研究出了很多先进技术，如人工神经网络、模糊控制、状态预测等，但他们还不完善，在电厂中实际应用的也不是很多，随着未来我国电力行业各项竞争的不断激烈，我们必须重视这些技术的应用研究，让它们真正服务于我国的电力建设。单机方式运行是当前我国AGC 机组主要的运行方式，基于电网负荷存在变化频率，变荷状态成为了AGC 机组的常出状态，这就要求对锅炉的实际蒸汽压力与温度要不断进行改变，增加了各设备的操作量，这样操作必然会严重影响到机组的使用寿命。随着电力市场竞争的日益激励，当前各电厂都在努力降低自身发电成本，并且在最大限度的延长机组使用寿命，为此，我们可在电厂中配备分配全厂负荷的系统，通过电网调度部门全厂负荷指令的下发，借助全厂的负荷分配系统，综合分析各机组的实际煤耗特性，科学，合理的安排各机组的运行，最大限度的降低全厂的发电煤耗成本，进而促进电厂发电成本的降低。相信随着电厂科技的发展，全厂负荷分配方式将会逐步取代单机AGC 方式。

总之，热工自动化装置作为大型发电机组中至关重要的组成部分，其自动化技术也成为目前全球发展最快、生命力最旺盛的技术和生产力之一，使得国际上大多数先进国家都对此投入大量资金，以此确保在激烈的竞争中占有一席之地。自动化技术对于电力工业如此重要，因此，要求我国从事火电厂热工自动化的技术人员在提升自身素质和技能的同时，也要密切关注国内外自动化技术的最新进展，以推动我国火电厂热工自动化的发展。

参考文献：

[1] 李子连，王汉生.火电厂热工自动化的发展、现状及前景[J].中国电力，2016（12）.

[2] 侯树文，陈燕.浅谈大型火电厂热工自动化水平的探讨[J].华东电力，2017（11）.

（作者单位：赤峰热电厂有限责任公司）