1、电厂热工自动化技术及发展趋势摘 要：新时期电力行业面临着新的发展趋势，社会用电需求量大幅度增多给火电厂的电力生产造成了很大的压力。电厂内部的热控设备也开始出现不同形式的故障，严重制约了厂内热能生产效率的提升。采用自动化控制技术指导热工控制，可避免各种故障现象的发生，研究热工自动化技术应用趋势是极为关键的。 关键词：热工自动化；技术；发展 我国火力发电厂的热工自动化技术近年来得到了非常迅猛的发展。其核心技术 Distributed Control System（DCS）更是被我国发电企业所应用。DCS 技术主要是通过设备的分散控制来达到数据和信息的自动化处理，在我国 350MW 以上的火电机组上
2、应用较为广泛，其经济性和安全性被我国发电企业所认同。近年来随着计算机软件可视化效果的提高，DCS技术得到了极大的发展和应用，通讯接口的识别和管理系统数据的共享为火力发电厂的信息化处理提供了必要保障。同时 DCS 的分散控制也起到了非常好的效果。 1 电厂热工自动化的概念 火力发电厂热工自动化的主要概念是以火力发电过程中数据的测量、信息的处理、设备的自动控制、报警和自动保护为基础.通过自动化系统的控制来达到无人操作的过程。在火力发电厂生产过程中为了使发电设备的安全有所保障，需要对设备进行自动化控制。以避免重大事故的发生，同时也减少了一定的人力资源。一般的火电自动化系统都分为四个子系统，其中以自检
3、系统、控制系统、报警系统、保护系统为主。 2 自动调节系统应用现状 目前，国内几乎所有的机组都采用了 DCS 控制系统。国外的系统运行可靠但价格昂贵；国内的系统价格低，但是运行和维护的工作量都比较大。根据国内的机组情况，从自动调节系统的角度，将国内机组的状况归纳如下： （1）机组、配套仪表设备、DCS 系统、编制软件都采用进口知名设备。国外的自动调节系统成熟完备，并且各种仪表、执行机构运行可靠，机构线性良好，各种参数设置合理。 （2）国产机组、进口仪表及设备、进口 DCS 系统，国内编制 DCS 程序。这一类企业往往采用国内专业的程序编制人员，比如热工调试所等机构。他们也有着成熟的自动调节系统
4、程序编制经验，和相当的参数整定经验。但是在系统编程和调试阶段，有些时候相对粗糙。在以后的运行过程中，自动调节系统有可能存在一些问题。国产 DCS 系统，国内一些经验不太丰富的人员编制的程序。这些企业存在的问题较多。设备之间的匹配不够完善，阀门曲线不够 合理，程序编制有可能会存在一些缺陷，参数整定也更为粗糙一些。不管什么样的机组，他们的维护人员还是国内的。目前，国内的维护人员更偏重于对 DCS 系统的学习。国内各种论坛刊物上所发表的，也大多是对 DCS 系统的学习心得、应用经验。很少有人去关注 DCS 程序的优化、参数的整定。因而造成了国内自动调节系统质量参差不齐、参数整定稍显陌生的现状。一般来
5、说，所有国内企业的自动调节系统整体是比较可靠的。很少甚至不会出现汽包水位偏差过大，蒸汽超压安全阀动作等极端的情况。但是，这不能说明自动调节系统是非常合理的。 自动调节系统存在着各种问题。这些问题有些是外在的，比如与设计煤种偏差大、设备之间匹配不够合理、阀门或者机构曲线不够理想等等问题。这些问题已然存在，很难改变。但是还有一些问题是可以努力的。 3 智能控制技术运用于热工自动化 3.1 数据采集 采集火电厂生产数据的目的是为了分析机组运行的状态，掌握汽轮机组及其连接设备是否处于正常状况。智能控制技术是热工自动化的多功能表现，实现了热控设备的机械化、一体化操控。智能操控必须要有数据采集模块作为辅助
6、结构，及时获取准确可靠的数据信息。目前，智能控制系统设置了自动采集模块，技术人员事先将指令程序输入设备，由采集模块筛选实用性数据。 3.2 自动处理 控制系统所收集的数据并非完全适用于生产指导，自动处理模块具有筛选、检测、排查等作用，对控制系统存储的数据详细地处理。火电厂机组日常作业涉及到各种数据，如：热力产量、电力流量、设备状态等，数据处理模块能够根据热控系统的要求，从类别、功能、安全等角度筛选出针对性的数据，这样便可提高数据信息处理的效率，指导汽轮机组安全地操控。 3.3 安全监控 “安全生产”是火电厂生产电能的指导思想，社会各行业对电厂电能供应的需求量持续增多，汽轮机组及锅炉设备的作业负
7、荷大幅度增加，曲此引发了不同程度的安全事故。智能控制系统具有安全监控功能，有效监控了锅炉炉膛的燃烧状态，避免热力能量的过度耗损。如：安装智能监测仪，实时监控锅炉炉膛的燃烧状态，从温度、热量等标准反映出热控设备的状况。 4 DCS 的主要发展方向 4.1 采用自律分布式的系统结构 自律分布控制系统是现代电厂热工发展中的一项重要控制系统。该系统可以同时满足自律可控性和自律可协调性的系统。所谓“自律可控性”是指，如果在该系统中的任何一个部件系统出现问题，那么其余的系统就能在自我保护的基础上对自身的系统进行控制，而“自律可协调性”是指，任何系统出现问题时，企业的系统可以协调控制自身的工作状态，并在工作
8、中互相协调。 自律 DCS 与现有 DCS 有以下差别：现有的 DCS 主要有两种类型，即层次分布型系统与水平分布型系统。当前者的上位子系统出现问题时，下位子系统无法实施调节，但下位子系统可以在一定范围内进行局部控制，具有自律控制性，但缺乏协调性；后者的部分子系统停止工作时，其余的系统可以继续工作，子系统的问题并不影响其余系统的工作状态，但在这种情况下，系统彼此之间无法交换信息，无法实现彼此控制，所以，它具备协调性，缺乏控制性；而在传统的集中式系统中，由于只有一个控制器，因此它既无自律可控性，也无自律可协调性。 4.2 EIC 综合技术 在以前的发电控制过程中，电气控制装置E（Eleetric
9、） 、仪表控制装置 I（Instrument）和计算机控制装置c（Computer）都是彼此独立的装置，采取分别安装的方式。在现代科技的支持下，国家开展了 EIC 综合技术运用，将这三种装置结合起来，并由 DCS 进行统一规划和完成，这是 DCS 的未来发展方向。为了让这个目标成为现实，对该综合系统起到控制力的分布系统应具有相应的控制能力，即需要配套的硬件、软件支持，同时还需要适合综合系统组成的编码。 4.3 过程控制仪表 随着 DCS 的广泛使用，常规的控制仪器的使用范围大大缩小，特别是中央控制室的 BTG 盘上所装设的指示仪表和记录仪表的使用更是急速下降。目前在 300MW 以上大型机组上
10、设置的仪器表已经缩小到 29 块，并且不再安装记录表。随着大屏幕 IGS 的应用，现代中央控制室将不再使用仪表盘。国外在这项技术的使用上已经有了一定经验，今后过程控制仪表的主要发展趋势是在 FB 支持下使用各种智能变送器和智能执行器，这些装置不但可以实现各种复杂的互补，还可以往设备运行中以及停止运行时检查到出现在系统中的问题，为仪器运行提供了一个安全稳定的运行环境。现代社会的发展越来越注重环境的保护，各种先进的监控发电厂污染物排放量的仪器日益增加，但这些设备的结构复杂，造价高昂，在实际使用和维护中都非常困难，同时，由于是新型技术，现阶段还缺乏相应的技术人才，我国没有则很重仪器的详细介绍，国外的
11、资料也十分有限，这些都影响了该设备的使用，不但浪费了国家的资金和人力，还会对环境造成威胁。可是国外却很重视这种仪器的使用和维护，它已经成为发电系统内不可缺少的部件。 4.4 现场总线 采用现场总线 FB 也是 DCS 未来的发展方向。FB 是由 DCS 所控制一条通信线路，它能排除干扰和免受不良影响。采用 FB 可将现场的所以智能设备，如智能变送器和智能执行机构全部统一连接到 FB 上。不仅减少 r控制电缆的数量，还能减少因长线传输导致的信号不良和信号差异等问题。使用 FB 后，整个系统结构实现有有机的系统分散管理和运行，加强现场设备智能化运行，对发电控制设备的运行和维护都起到了积极作用。总之，热工自动化技术是电力企业改革的重点内容，只有依赖于先进的操控技术才能实现热力生产效率的提高，为电能生产储备更多的热能。经过长期实践的积累，我国对热工自动化控制中的操控设备、智能理论、控制系统等有了深刻的认识，掌握热控控制技术需依赖人才作用的发挥。重视高素质技能型人才的培养，督促电力人才增强职业素养的培养，能更好地服务于企业未来的发展。
