1、火力发电厂自动控制系统发展初探【摘要】在我国火力发电厂在电力系统占很大的比重，如何提高发电厂的运行效率，降低生产成本，保证人员安全，成为核心问题。本文从火力发电厂自动控制系统的特点及其常见问题去入手，探讨了火力发电厂自动控系统的常见问题以及目前相对先进的 DCS 控制系统的应用。 【关键词】火力发电厂；自动控制；DCS；发展 中图分类号：TM621 文献标识码： A 文章编号： 一、前言 目前我国的发电厂都是采用了火力发电，传统火力发电厂的控系统已经不适应现在用电量的急剧升高的现在，而且保证火力发电厂高效、低成本安全的运行成为现在发电厂提高竞争力的关键。如何实现这一竞争力的提高，这就需要在保证
2、设备安全、稳定的运行的前提下，尽量降低发电运行成本，以此来增强自身的竞争力。自动控制系统的发展程度以及性能将直接关系到企业的经济效益以及安全生产。因此，在火力发电企业实现系统的自动控制具有重要的意义。 二、火力发电厂自动控制系统的特点 在电厂中实施自动控制具有重要的意义，不仅可以有效地保证设备的正常运行要求，同时可以实现对设备的自动化控制。现代的自动控制系统呈现出多元化的特点，火力发电厂的自动控制系统主要的特点有： 1、安全性 随着市场经济的不断发展，电力行业也不断的改进创新，这也就在很大程度上推动了电力企业自动化的实现。自动化系统的实施和应用使得火力发电厂的安全运行变得稳定。自动控制系统的的
3、实施降低了人工作业的程度，这就减少了人工作业的误差和故障，大大的提高了设备运行的安全性和稳定性。 2、先进性 火力发电厂的先进性主要体现在技术的先进性和产品的先进性两个方面。国外大量自动化设备的引入必然将会推动国内同行的进步。此外，国外成套先进设备的引入，使得国内自动化设备变得越来越普遍，从而提高了产品的先进性。 3、经济性 对于发电厂自动控制系统的改造从设计阶段就已经开始。充分发挥了设备的综合性能。高的性能必然会带来高的效率，促进了电厂朝着“符合国情、经济适用、安全可靠”的方向不断发展，从而带动了电厂的经济效益。 4、技术性 火力发电厂是市场经济中的一个重要组成部分，有效的推动社会电力技术的
4、发展。自动控制系统的各个设施关系着电力行业的各项发展，在进行电力系统的构建时，不仅仅融合了不同的电力设备，同时采用了先进的技术，对火力发电厂起着重要的作用。 三、火力发电厂自动控制系统中常见问题 1、积分饱和 在自动控制系统中采用的常规 PID 调节器中，调节器的算法如式(1)所示： (1) 式中：O 为调节器的输出； kP 为比例放大倍数；占为测量值与给定值的偏差；Ti 为积分时间； Td 为微分时间。 从式(1)中可以看出，只要偏差不为零，由于积分作用，调节器的输出就会一直增加或减小，直到上限或下限值出现积分饱和。积分饱和的危害是，当偏差量向相反方向变化时，调节器的输出需要足够时问的反向调
5、节输出，才能达到执行机构接受指令的有效响应范围，从而影响了自动调节品质和生产过程的安全。在火力发电厂自动调节系统中，容易出现积分饱和的自动控制系统，大都是对象迟延比较大并且容易受外界干扰影响的控制系统。如协调控制系统、过热与再热汽温控制系统、烟气氧量控制系统。 2、火力发电厂容易出现积分饱和的控制系统分析 （1）协调控制系统中汽轮机控制回路 协调控制的汽轮机调节器输出为 DEH 负荷指令。它与 DEH 负荷参考进行比较后，如果偏差为正值且超过调节死区，则发出CCS 增”指令：同样如果偏差为负值且超过调节死区，则发出“CCS 减”指令。 因为 DEH 的快速调节特性，DEH 调节阀门随着 CCS
6、 增减指令而快速动作，在正常调节工况下不会存在积分饱和现象。但是如果燃料发热量低，会使机前压力达不到额定值，从而使机组的有功功率达不到负荷给定值。这种情况下协调控制系统会一直给 DEll 发出“CCS 增”指令，使 DEH 的流量指令不断增长。在 DEH 的阀门管理回路，各调节阀门指令只能接受0-100的流量指令信号。超过 100时，不仅对 DEH 调节阀门无效，而且在有功功率上升时，从协调控制系统“CCS 减”到流量指令低于100、DEH 开始关调节门需要一定的时间，这个过程往往会导致机组过负荷，影响调节系统的稳定性。 2、过热汽温与再热汽温控制系统 过热汽温与再热汽温一般采用喷水减温的控制
7、方法，自动控制结构一般采用串级控制。喷水减温自动控制系统的积分饱和往往出现在主调温度的测量值比设定值低时。在控制器手动状态，主调节器 PIDl 的输出跟踪副调节器 PID2 的输入，副调节器的输出值跟踪手操器的输出值，这样能够保证主调节器和副调节器的输入偏差为零，在切换到自动时能够实现无扰切换。 在主调温度的测量值长时间比设定值低并且超过一定时间后，由于主调节器的积分作用，使它的输出达到上限值，送至副调节器的给定端，结果是使副调节器的输出指令达到最小值，使减温水门完全关闭。当主调温度上升后，需要较长的一段时间后才能使主调节器的输出降低，减温水门开启，积分饱和在喷水减温自动控制系统中的危害往往是
8、超温。 四、火力发电厂自动控制系统性能改进的措施 1、系统控制的改进 要想保证自动控制系统最大限度的发挥其综合性能，要及时的更新系统内部的各个组织结构。火力发电厂应该及时的做好系统的改进、更新工作，实现系统的及时升级。为保证自动控制系能够达到理想的运行状态，应该安排有经验、有实力的技术人员来调整系统。以自动控制系统中的数据采集系统为例，说明自动控制系统对系统性能的提高。数据采集系统基本的功能有：数据采集，屏幕显示，数据处理、在线检测等。在数据采集系统中通过采集卡来扫描从外界采集的数据点，然后经过系统正确的判断等自动化过程，将新的数据点输入到数据库当中。在自动化的数据采集系统中，数据库是核心部分
9、。数据采集系统通过采集设备、处理设备等来对模拟量进行控制。然后通过网络传输到相应的计算机上以便运行人员监视、操作。 2、故障检测方法的改进 在自动控制系统中采用误差检测技术来检测系统的故障问题，以此可以提高系统的性能。该检测方法最有效也是最基本的方法是对信号出现的期望值的偏离误差进行检测、分析。在具体的操作过程中是设置测量信号的上、下限。如果信号的测量值在上下限范围之内，则认为信号正常，否则信号不正常。另外，在故障的检测中除了要检测信号期望值以外，同样也可以检测测量信号的变化速率，如果变化速率超过设置的上下限则认为系统出现故障。 五、火力发电厂自动控制系统的 DCS 改造 分散控制系统(Dis
10、tributed Control System，DCS)又称集散控制系统，是融计算机技术、控制技术、通信技术、CRT 显示技术为一体，对生产过程进行监视、控制、操作和管理的一种新型控制系统，它具有控制功能分散、操作管理集中的先进的控制特点，因此在电力、石化、冶金等行业得到了广泛的应用，已成为现代工业过程控制的主力。 DCS 系统具有控制功能分散、操作管理集中的控制特点，能实现控制危险的分散，使系统发生局部故障时，不会危及整个系统的安全运行，可靠性大大提高，并可通过对现场过程参数和设备运行状态进行显示、处理来实现对生产状况、设备情况的集中监控，而且 DCS 系统组态灵活，便于实现各种复杂的控制技
11、术。 采用 DCS 系统来改造火力发电厂的原自动控制系统，可通过对现场过程参数和设备运行状态的显示、处理，来达到对生产状况、设备情况的集中监控，保护现场操作人员和设备的安全，减轻操作强度，提高控制的可靠性和准确度，实现火力发电厂生产效益的最大化。 六、结束语 传统火力发电厂所采用的控制系统中存在着诸多问题，目前，对于火力发电厂自动控制系统的优化与改造已经借助于计算机系统的发展而有了很大的提高，如 DCS 系统的应用就是很好的例子。火力发电厂自动控制系统的改造与发展将会更好的有利于发电厂的运行以及操作人员的安全。 参考文献 1姜宝申.火力发电厂自动控制系统发展初探J.科技与企业，2012. 2熊巍,赵勤.电厂电气自动控制的发展趋势J.江西化工,2009. 3王爽心,李贬光. 机组撩制中提高 DCS 应用水平的途径J.中国电力,2011. 4白焰，吴鸿，杨国田.分散控制系统与现场总线控制系统M中国电力出版社，2001.
