热工自动化技术在火力发电中的应用与创新

祖可云 王元龙 万露 卫文灿

摘要：随着电子通讯技术和自动化技术的持续发展，热工自动化技术的应用范围也所有拓宽，并成为我国电力建设过程中必不可少的技术手段。它的应用，不仅使火力机组具有的潜能得到了充分的发掘，而且也为以机、电、炉为主体的发电模式的建构与实现提供了必要条件，是供电质量和效率的有效保障。同时，热工自动化技术的应用，推动了火力发电中生产模式和管理模式的不断强化与发展，使发电成本得到了控制，与此同时，发电效率也有所提高，是电力生产与管理实现自动化的重要标志，对火电厂的可持续发展产生了不可估量的影响。

关键词：热工自动化;火力发电;应用;创新

在科学技术飞速发展的大环境下，电力自动化技术在火力发电厂中的应用逐渐广泛，推动了火力发电厂的自动化发展。同时，借助火力发电厂数据通信收集这一渠道，使技术发展逐步迈向更广阔的新型领域。与传统火力发电系统对比而言，电气自动化系统主要是以计算机网络监控为依托开展的各类测量、监控和保护工作，加快了现场总线工业技术和网络融合发展的实现。

一、热工自动化技术在火力发电中的应用

（一）热工测量技术的应用

火力发电厂运行过程中的温度测量、压力测量等都是借助热工测量技术来完成的[1]。一般而言，在热工测量控制系统中，各类型的测量元件和信号传感器是进行各类参数测量、采集的常用方式。就目前温度测量技术而言，在电力行业就地温度测量通常采用基于金属线膨胀原理的双金属温度计;远程温度测量采用热电阻、热电偶测量元件，其测量信号可以直接送入相关控制系统卡件，无需进行信号转换。在压力测量方面，就地压力显示和测量通常采用基于应变原理存在的膜片和弹簧管构成的压力表;而远程压力测量采用以微处理器为基础的智能型产品，主要由膜盒、智能电器转换部件组成，其中膜盒元件可以采用电容式、压阻式或单晶硅谐振式。在针对流量进行检测时，主要采用基于节流原理的差压测量方式;目前随着技术的发展，电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计等在电力行业中也有了广泛的应用;而对于一些大流量的主蒸汽流量测量时，通常采用基于弗留格尔公式的间接计算方式，以减少节流损失，提高机组经济性。对于液位测量来讲，通常采用磁翻板、差压测量、超声波、雷达等测量方式，输出信号以4～20mA电流信号为主。

（二）自动控制和其系统的应用

三冲量系统和串级系统与汽包水位自动调节系统之间有着紧密联系，可以说，想要使汽包水位调节系统正常运行，就必须加大对上述两个系统的重视。以大机组为对象来讲，可以以具体的负荷情况为依据推动单冲量和三冲量之间的自由切换，这也是实现自动调节目的的主要依托。

燃烧控制系统有着至关重要的作用，此作用不仅在机组运行中得以体现，而且对锅炉的调节保证其高效燃烧也是其较为突出的功能。锅炉燃烧时，会存在由炉膛产生的负压和送风机产生的正压等两种形态的压力，而这两种形态又是截然相反的，必然会导致冲突的出现，所以，在针对燃烧控制系统予以设计时，调节工作必不可少。此外，负荷值的变化会受到风和煤加入顺序的影响。如果想要在固有基础上提升其负荷值，那么就要采取先加风再加煤的方式。相反，如果想要降低负荷值，就需要对煤予以减少，并以此为基础来减风。

借助热工自动化技术实现对主汽温度调节与控制的过程中，串级是其最常依托的一种主要形式，主要是在此基础上来对水温予以控制并得到相应的降低，以此达到调节与控制的目的。然而，虽然调节过程能够得以实施，但是调节措施必然会带来时间上的延迟。这种延迟状态通过多个环节累计，就会直接对主气调节产生影响，其准确性也无法得到保障。因此，想要解决这一问题，史密特时间预估算法或模糊控制等先进控制算法是一种可选方案，也是规避由时间误差导致主气调节准确性受影响的有效方法。同时，想要对机炉负荷予以科学的控制，锅炉跟随方式、汽机跟随方式等都是可以采取的控制方法。如果受特定因素影响制约了自动化控制的顺利进行，那么就需要将汽机主控调整为手动控制的形式。

（三）DCS系统的应用

DCS系统在火力发电机控制工作中有着较长的时间，其是基于计算机技术和局域网技术快速发展的基础上而建立的，是控制系统的一种具体形式。正是借助发电机组和局域网两者建构起来的联系关系，以此实现对整个控制系统的网络化控制。同时，DCS系统是由多个微处理器建构而成的，且各个微处理器都有属于自己控制的范圍，独立性较为明显[2]。如果其中一个控制范围出现问题或故障，那么其产生的影响也只涵盖微处理器这一范围内的设备，有效避免了因某一故障而连带系统其它部门受到影响的情况。此外，针对DCS系统设计时，还要以经济型原则为主要遵循，来对控制室面积和仪表盘尺寸予以合理掌控，这不仅节省了电缆的使用量，以此带动整体成本投入的降低，而且对提升火力发电厂的经济效益也有重要作用。

二、热工自动化技术在火力发电中的创新

（一）单元机组监控逐步实现智能化

可以说，单元机组将逐步实现智能化是以单元机组为主体的明确的发展方向。然而，目前我国单元机组智能化发展还缺乏应有的成熟性和全面性，起步阶段特征明显。但是在相关技术快速发展的背景下，无论是单元机组控制中的信息智能化仪表还是软件其必将拥有广阔的发展前景，这也是推动单元机组监控智能化得以实现的基础所在。

（二）对过程控制软件予以优化

纵观当下火力发电厂的自身发展可以看出，新技术在控制系统中的应用逐渐广泛起来，从一定程度来讲，这也给控制系统的调节范围和品质指标的优化提供了重要帮助。然而，从客观角度而言，虽然新技术的应用能够起到一定的效果，但是其对整体控制系统运行效果则没有明显的改变与帮助。在此背景下，就要加大对控制软件的开发力度，其中燃烧控制软件、蒸汽温度调节软件等的开发尤为重要，不仅可以简化安装和调试工作，而且对整体控制系统的优化也具有不可否认的重要意义，对推动火力发电厂经济效益和安全生产能力来讲也有重要的促进作用。

（三）针对单元机组监控系统实施集中化布置

单元机组监控系统物理布置集中化是以集控室概念为基础，并对其进行的进一步延伸[3]。经过改革的集控室概念除了囊括电子设备间等必要内容外，还向整个单元机组进行了拓展，一方面推动了单元机组电子设备所具有的物理布置更加步入集中化的发展态势中，另一方面，也为一般的监控信号以远程I/O柜的配置方式集中化提供了可能。在此背景下，使得厂房的物理空间得到最大化运用，电缆的需求量得到了有效的控制，同时，在机组运行管理过程中其水平也有了稳步增长，是提升电力企业自身效益的一种有效方式。

（四）应用无线测量技术

无线测量技术在测量系统中的应用，必须以无线测量技术和DCS技术的整合为前提，从而使测量系统中存在的各类问题得到全面且有效的解决。同时，不断丰富现有的关键工艺信息或内容，是加快热工自动化技术得以完善和发展的关键措施。此外，无线测量技术的应用，会实现成本的合理控制，有效减少了成本投入，而且也为远程监控的实现提供了必要条件，基于此背景下，火力发电厂的应用必将获得更为广阔的发展。

结束语

综上所述，在社会快速发展的背景下，热工自动化技术也在逐步朝着更成熟、更完善的方向发展。尤其是在新技术和新工艺层出不穷和广泛应用的背景下，给火力发电厂中的各项技术更新提供了必要条件，既推动了火力发电厂的自动化水平，又保证了其安全性和稳定性，对提升火力发电厂经济效益也有积极意义。

参考文献

[1]檀炜.热工自动化技术在火力发电中的应用与创新[J].工程建设与设计，2018（19）：161-163.

[2]伍静，谢再虎.热工自动化技术在火力发电中的应用与创新[J].科技创新与应用，2016（06）：141.

[3]廖植.热工自动化技术在火力发电中的应用[J].中国高新技术企业，2016（06）：47-48.

[4]浅析热工自动化技术在火力发电中的创新与应用[J].程佳，沈翔，程钰麒.科技资讯.2013（14）