1、火电厂热工过程优化控制策略及应用探讨摘 要随着我国科学技术的不断改革创新，火电厂热工自动化技术越来越成熟。热工过程先进控制理论作为火电厂热动自动化中应用的重中之重，是一个必不可缺的关键环节，受到了越来越多人的重视与关注，它的合理优化控制及应用能有效的提高火电厂热工自动化的工作效率，增大发电机组的容量。因此，本文就此为切入点，对其火电厂热工过程优化控制策略以及在火电厂自动化中的应用进行进一步的分析探讨。关键词火电厂；热工；优化控制；措施 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0001-02 一、前言 随着我国科学技术的不断改革创新，火电厂自动化程度
2、不断提高，热工过程优化技术受到越来越多的关注。火电厂热工过程优化控制技术是通过对火电厂相关的热力学参数展开测量与监控，达到对火电厂生产各个环节的的高效管理和监控，提高火电厂的生产质量和效率，促进其稳定运行。 结合我国电力系统的现状，如何降低成本，提高运行效率，减少废弃物排放将是火电厂的发展方向。常规控制设备和控制策略已不能完全满足工艺对控制质量的要求，因此，对火力发电生产运行的特点和控制策略的研究，尤其是先进控制手段的应用研究十分重要。 二、热工过程控制策略研究的现状 近年来，热工过程先进控制理论的研究工作为其在电站中的应用奠定了理论基础，但是其在电厂的应用却远远落后于理论研究，在火力发电机组
3、热工过程控制系统中如何更好地应用和推广现代控制理论来解决过程控制工程中的一些难点问题成为热点。针对火电厂现阶段热工过程控制的诸多不足，通过对热工过程控制优化策略的研究，以期达到提高控制系统的品质，使得控制系统更安全、稳定、高效的运行，从而达到提高生产效益，节约资源，保护环境的目的。目前热工过程控制策略优化主要是通过改进 PID 控制、预测控制、自适应控制、智能控制以及状态变量控制等方式来实现。 三、热工保护逻辑优化 1、重大辅机涉及阀门全关保护逻辑 在实际运行过程中，阀门全开、全关信号可能同时触发，或阀门全开信号瞬间消失、全关信号出现等故障状态，此类故障一般是由阀门控制回路引起的。从辅机出口阀
4、门全关判断逻辑图（图 1）中可以看出，若此类故障出现，会引起不必要的辅机跳闸、RB 等现象发生。为避免该故障的发生，热工保护优化增加了阀门故障判断逻辑和光字牌报警，提醒运行操作人员注意。 2、重大辅机设备停信号逻辑 MFT 保护逻辑中，六大风机停信号为 SOE 类型。该类型信号存在不能翻转现象，因此需要增加风机停和风机电流信号作为辅助判断。风机停运、风机运行信号取反，风机电流小于设定值， “3 取 2”判断，表征为风机停止状态（见图 2） 。 3、重大辅机轴承温度保护逻辑 在实际生产现场，温度保护有采用单温度测点、双温度测点和 3 温度测点三种情况。 （1）单温度测点辅机 对单温度测点辅机而言
5、，正常情况下温度测点所测温度具有不突变的特性，而回路中间环节的某个接线端子松动会使温度缓慢上升，但该保护逻辑却无法将之与测点温度的缓慢升高加以区分，将可能导致跳闸信号输出，引起设备误动。接线端子松动造成误动作一般是无法避免的，但可以通过逻辑优化进行处理，例如增加速率超限和速率超越高限保护切除报警，并增加光字牌报警来提醒运行人员。当温度恢复到正常范围内，且温度变化速率正常时，保护自动投入，以防止保护长时间退出，如图 3 所示。 （2）双温度测点辅机 具备双温度测点的辅机，原温度保护逻辑为：只要任一测点温度达到跳闸值就输出跳闸信号，因此存在误动可能。如何对此类辅机的温度保护逻辑进行优化，可以从三个
6、方面入手，其一，某一测点温度超过跳闸值，与另一点超过报警值，即联跳辅机；其二，某一测点温度超过跳闸值，与另一点坏质量，即联跳辅机；其三，2 测点均坏质量，不联跳辅机，由运行人员视现场实际运行工况决定（如图 4） 。 （3）3 温度测点辅机 对于 3 温度测点辅机的温度保护，一般是“三取二”或者“三取中”进行逻辑运算后参与跳闸。因此，可以采用三重化逻辑设计进行优化（如图 5） ，并加人速率判断、 “三取二”或“三取中”断逻辑，进行光字牌报警，提醒运行人员注意相关参数变化。 4、重大辅机模拟量和开关量信号保护逻辑 由于单测点保护的较高误动特性，对压力、流量、液位、转速等模拟量信号的取样应尽可能采用
7、 3 个独立取样点，并对取样信号“三取中”或“三取二”后进行逻辑运算（如图 6） ，参与跳闸信号输出。 5、重大辅机跳闸信号回路 在实际生产应用中，重大辅机，如六大风机 DCS 跳闸信号通常只设计 1 个输出跳闸信号，并通过对应的 1 个继电器送至电气回路。当存在继电器故障时，这种设计回路就存在发生误动和拒动的可能。因此，对重大辅机的跳闸信号输出回路进行了重新设计，重大辅机跳闸回路的供电电源可以取用 DCS 电源或采用独立电源。DCS 输出 MFT 继电器组由 DCS触发，其继电器触点与 MFT 硬跳闸回路连接。DCS 输出 MFT 继电器采用 3取 2 的连接方案（图 7、图 8） 。一般设
8、计为三个继电器，任意两个继电器同时动作跳闸信号才会输出。 四、热工控制设备自动化措施 1、设计冗余 现在火电厂的冗余设计已经非常普遍的应用在过程控制站的电源和DPU 中，但是这还远远不够保护执行设备的动作监控能力。一些重要的热工信号传输给系统的设计方案同样可以冗余设计，多次对一个测量点进行重复取样，来提高对设备的监控和判别设备是否正常的运行。为了提高系统的可靠性，分散故障压力，应当在重要的测量点的测量通道上布置不同的卡件。重点的测量孔，应当进行多点取样，并且测量点相互独立，这样传输到系统的数据才能更加的准确，受负面影响也较小，还能及时的发现问题。 2、元件的选取 随着科技的发展，市场上有各种各
9、样的元件，元件层出不穷，使得在选取元件上也是一个问题。元件的选取必须满足热控自动化苛刻环境的需求，这样对于元件的可靠性要求就越高，所以元件的选取必须选择技术成熟可靠的元件来保证 DCS 系统能可靠的运行。不能忽视系统的可靠性而盲目的追求先进的技术设备。也不能为了节省经济成本而选取较差的元件，如果选取落后的元件不但不能节约成本而且还会给火电厂埋下很大的隐患，所以在元件的选取上必须选择质量高的并且在业内评测居高的元件作为首选元件，这样才能有效的保障系统的可靠性。 3、优化系统的设计 在系统进行设计安装的时候，应该从多角度严格注意，多方面考察，以确保系统的逻辑保护是否达到最好的选择，保障热控装置的正
10、常启动，不会出现错误的判断。为了提高系统的预防、软化问题，必须提高系统的硬件和软件的自己检测能力。 五、结束语 总之，我们要做好火电厂热工过程的优化控制，通过自动化控制方式提高系统运行效率，加大问题排查力度，进而保证设备的正常运行。 参考文献 1 杜磊磊.火电厂热工自动控制可靠性分析J.科技促进发展（应用版） ，2011（04）. 2 齐晔，郑霞.浅析发电机组的热工保护系统J.民营科技，2011（9）. 3 纪要勤.浅谈电厂热工保护系统可靠性的意义及完善措施J.电源技术应用，2013（6）. 4 华志刚.先进控制方法在电厂热工过程控制中的研究与应用D.南京：东南大学，2006. 5 刘建民.火电厂热工过程优化控制策略及应用研究D.北京：华北电力大学，2009. 6 杨丽华.预测控制及其在热工过程控制中的研究D.北京：华北电力大学，2013. 7 严亘晖.火电厂热工过程的预测控制方法研究D.浙江：浙江大学，2011. 8 赵祥生，林文孚编.热力过程自动化M.中国电力出版社，1996.
