淺析熱工自動化技術在火力發電中的創新與應用

摘 要：隨著科學技術的發展，熱工自動化在火力發電中應用與創新也在不斷發展，以新理論、新材料和新的生產工藝制作的傳感器、變送器不斷地被開發應用，控制系統和控制裝置也取得跨越式發展。本文針對熱工自動化技術在火力發電中的應用現狀，提出了熱工自動化技術的創新發展方向。

關鍵詞：熱工自動化技術 火力發電 應用與創新

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0116-01

自20世紀80年代我國以來，我國火力發電中的熱工自動化技術伴隨著科學技術的發展，以新理論、新材料和新的生產工藝制作的傳感器、變送器不斷地被開發應用，控制系統和控制裝置也取得跨越式發展。我國火力發電中的熱工自動化技術在熱工測量技術、自動化控制及其系統和DCS等技術應用較為普遍。

1 熱工自動化技術在火力發電中的應用現狀

1.1 熱工測量技術的應用

熱工測量技術在火力發電廠中的應用主要體現在溫度的測量、壓力的測量、流量測量以及液位測量四個方面。在溫度測量方面，火電廠熱工測量控制系統的溫度測量傳感器，以熱電偶熱電阻為一次元件，有些地方也用熱敏元件。火電廠熱工測量控制系統的溫度變送器在125 MW以下機組中一般采用DDZ-2型的溫度變送器，這種變送器一般配備的二次儀表是小條形指示儀表或者長圖型記錄儀表，而在300 MW以上的機組中則由熱電偶熱電阻信號直接進入電子室。在壓力測量方面，采用的傳感器多是應變原理的膜片和彈簧管，變送器采用位移檢測原理或電阻電容檢測原理，二次儀表數顯居多。在流量測量方面，一般采用標準節流件依據差壓原理進行測量，大機組則用汽機調節級的壓力通用公式計算得出。二次儀表為數字智能化儀表。在液位測量方面，采用的傳感器為稱重式傳感器或者電容式傳感器，采用的變送器為4～20 mA變送器。[1]

1.2 自動控制及其系統的應用

自動控制及其系統的應用主要體現在汽包水位自動調節系統、燃燒調節系統、主汽溫度調節系統、機爐負荷協調控制和開環控制等方面。在汽包水位自動調節系統方面采用三沖量系統和串級系統，在大機組中依據負荷將單沖量、三沖量進行切換來達到自動調節的目的。在燃燒調節系統方面，由于爐膛負壓系統與送風系統相互作用，因此在設計時，如果加負荷則先加風再加煤；減負荷時，先減煤再減風。在主汽壓力調節系統方面，一般采用串級調節系統，通過對水溫的降低來對主汽溫度進行調節，但是由于多容環節的汽溫調節對象延遲時間常數較大，所以為了加大對主汽溫度的調節的可控性，采取了諸如史密特時間預估算法控制、模糊控制等控制策略，而對于大機組則選取預估算法控制、 自適應控制、補償法控制等控制策略來使主汽溫的溫度調節的可控性大大提高。在機爐負荷協調控制方面，一般采用基本方式、鍋爐跟隨方式、汽機跟隨方式和協調方式等方式來對機爐負荷進行控制。所謂的基本方式就是針對汽機主控無法進行自動化控制而采用手動控制的一種方式；而鍋爐跟隨方式主要由于汽機主控在手動方式，使鍋爐主控在手動方式；汽機跟隨方式因汽機跟隨鍋爐主控而在手動控制；協調方式指鍋爐主控與汽機主控都在自動控制。[2]

1.3 DCS系統的應用

DCS系統在火電廠發電機組控制中有較長的時間，是一種建立在計算機局域網研究的基礎之上的控制系統。它通過將將局域網技術與發電機組控制結合起來，形成一個網絡型控制系統。由于DCS系統中有數量眾多的未處理器，單個微處理器只負責較小范圍內的控制任務，單個微處理器發生故障，對整個系統的影響較小，將控制系統的故障集中這一劣勢得到有效解決。此外DCS系統能使控制室尺寸和控制表盤的長度控制有效范圍內，使控制系統的電纜需求量大大降低，同時使控制系統所需要的設備和元件數量大大減少，從而使控制系統的設計成本大大降低，提高了火力發電廠的經濟效益。

2 熱工自動化技術在火力發電中的創新

2.1 單元機組監控智能化

我國關于單元機組智能化才剛剛起步，但是作為未來單元機組控制的發展方向，信息智能化儀表和軟件必然會在單元機組控制中得到廣泛應用，從而實現單元機組監控智能化。

2.2 優化過程控制軟件

在火力發電廠控制系統中，自適應、狀態預測、模糊控制及人工神經網絡等新技術的應用，使控制系統的調節范圍和和品質指標得到一定程度的優化，但是這些新技術的應用對控制系統運行效果的提升卻少之又少，在電力行業競爭日趨激烈的今天，為了提高企業的經濟效益和安全生產能力，急需方便安裝調試的專用過程控制軟件，特別是燃燒控制軟件、蒸汽溫度調節軟件以及其性能分析軟件，開發這類專用的過程控制軟件，能有效提高控制系統對過程的控制，提高電力企業的經濟效益和安全生產能力。對于DCS系統，應與現場總線發展結合起來，借助現場總線發展不斷完善自身功能。

2.3 集中布置單元機組監控系統

單元機組監控系統物理布置集中化將集控室的概念進一步擴大，使集控室的概念不僅僅停留在電子設備間，更擴大到整個電廠的單元機組。不僅使單元機組的電子設備的物理布置集中化，也使現場一般的監控信號通過遠程I/O柜的配置方式也實現集中化，這樣不僅充分利用了廠房的物理空間，也減少了電纜的需求量，提高了機組的運行管理水平，從而為電力企業帶來較高的經濟效益。

2.4 應用無線測量技術

將無線測量技術應用于測量系統中，通過與DCS技術相結合，能使測量系統更全面地掌握過程中出現的問題，對關鍵工藝的信息也會掌握地更為詳盡，為推動基本過程和熱工自動化技術的發展完善提供了重要保障。通過無線測量技術，能使熱工自動化技術應用成本大大較少，同時對諸如污水區域測量、供熱量、供油量等都能進行有效的遠程監控，為熱工自動化技術在火力發電廠有更廣闊的的應用空間提供了重要依據。

3 結語

熱工自動化技術緊隨科技的發展而進步，在未來的發展階段，熱工自動化技術將與新技術、新材料、新理論緊密結合，使其在火力發電廠的應用范圍將更為廣闊，為電力企業提高經濟效益和安全生產能力提供重要的基礎。

參考文獻

[1]吳永存.高度集中的輔控網在國華寧海電廠一期工程中的實現[J].自動化博覽，2010（3）.

[2]李陽春，夏靜波.火電廠熱工自動化的發展和展望[J].電站系統工程，2009（6）.