電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)分析與可靠性提高對(duì)策

鄂軍　宋傳忠

摘 要：熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)在電廠的作用非常重要，關(guān)系到整個(gè)發(fā)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。如何提高熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性以及提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性是需要探討的話題。

關(guān)鍵詞：火電廠；熱工自動(dòng)化；可靠性；自動(dòng)化設(shè)備；安全系數(shù)

電能是保證經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)能源，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義。熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)在電廠的作用非常重要，關(guān)系到整個(gè)發(fā)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。熱工過程自動(dòng)控制主要包含以下內(nèi)容：（l）自動(dòng)檢測(cè)：檢測(cè)儀表能自動(dòng)地檢測(cè)反映生產(chǎn)過程或設(shè)備運(yùn)行情況的各種參數(shù)，以監(jiān)視生產(chǎn)過程的進(jìn)行情況和發(fā)展趨勢(shì)，為自動(dòng)操作、統(tǒng)計(jì)、管理提供依據(jù)。（2）自動(dòng)調(diào)節(jié)：利用儀表自動(dòng)地維持生產(chǎn)過程在規(guī)定的工況進(jìn)行。（3）順序控制：根據(jù)預(yù)先擬訂的程序和條件，自動(dòng)地對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行一系列操作。（4）自動(dòng)保護(hù)：當(dāng)設(shè)備運(yùn)行情況發(fā)生異常事故時(shí)，保護(hù)裝置發(fā)生報(bào)警信號(hào)或自動(dòng)采取保護(hù)措施，以防止事故出現(xiàn)或擴(kuò)大，保護(hù)設(shè)備不受破壞及保證人身安全。（5）控制計(jì)算機(jī)：用來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)的設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在自動(dòng)調(diào)節(jié)里用途越來越廣泛。本文我們將介紹熱工自動(dòng)控制的運(yùn)行環(huán)境，分析熱工自動(dòng)控制的可靠性和提高對(duì)策。

1火電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)概述

熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)是現(xiàn)在火電廠的中樞部分，控制著電廠大型設(shè)備的運(yùn)行。它主要是由機(jī)爐協(xié)調(diào)控制、鍋爐燃料量、汽包水位、過熱蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度組成，另外現(xiàn)在大多數(shù)也包含送風(fēng)控制、引風(fēng)控制等調(diào)節(jié)系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電能的要求越來越高，熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)開始向高速智能和一體化控制方向發(fā)展，電廠對(duì)系統(tǒng)的透明性也越來越關(guān)注。可以看出熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，由多部分構(gòu)成，維持它的可靠運(yùn)行不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作。首先需要定期檢修設(shè)備，保證硬件設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)各個(gè)部分要有目的的檢測(cè)。其次，熱工人員要有過硬的業(yè)務(wù)水平，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備要知道其工作原理，能夠準(zhǔn)確快速地定位故障，保障故障處理的及時(shí)性。最后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)要有一套完整的檢修計(jì)劃。對(duì)所有設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行狀態(tài)要能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控管理，進(jìn)一步保證故障能夠及時(shí)處理，保證熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2 熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分包括分散控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這區(qū)別于硬件的組成，主要是根據(jù)功能劃分。下面具體介紹各部分的組成：首先是分散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)（DCS）是大多數(shù)電廠所采用的控制系統(tǒng)，是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部分。每個(gè)機(jī)組都有各自的分散控制系統(tǒng)，在兩臺(tái)機(jī)組之間的數(shù)據(jù)線通常是利用網(wǎng)橋連接到電廠的公用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，例如燃油泵房、空壓機(jī)房等。為保證安全，可以在公用網(wǎng)絡(luò)某一節(jié)點(diǎn)設(shè)置操作員監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳送狀態(tài)或者是通過單元機(jī)組操作員站實(shí)現(xiàn)對(duì)公用系統(tǒng)的監(jiān)控。機(jī)組操作臺(tái)上盡可能設(shè)置DCS 和 DCH 操作員站，還要有安全停爐和停機(jī)的操作按鈕，以防控制中心出現(xiàn)死機(jī)。如果條件不允許設(shè)置，那就必須有后備控制手段，確保在分散控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠安全地停機(jī)。其次是輔助系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)主要是可編程控制器、交換機(jī)、人機(jī)交互接口組成，輔助系統(tǒng)在各個(gè)部分都會(huì)有，表現(xiàn)形式也各不相同，各輔助系統(tǒng)主要是為可實(shí)現(xiàn)各部分的無人監(jiān)控而設(shè)置，最終可以實(shí)現(xiàn)控制中心監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)無人值班的運(yùn)行模式。最后是實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。實(shí)施管理系統(tǒng)包括兩部分內(nèi)容，一是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，另一部分是廠區(qū)管理信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控。實(shí)時(shí)監(jiān)控配合機(jī)組的分散系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息的相互間傳送。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，主要的職責(zé)是數(shù)據(jù)傳送，也就是傳輸通道。主要給數(shù)字視頻傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控。

3 提高熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性對(duì)策

熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，包括智能化、軟件優(yōu)化、集中配置和 APS 技術(shù)應(yīng)用。

3.1 單元機(jī)組的智能化控制

控制系統(tǒng)智能化是現(xiàn)在主流控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。單元機(jī)組廣泛采用分散控制系統(tǒng)，這極大提高了機(jī)組的監(jiān)控能力，但是分散控制系統(tǒng)目前的智能化還是比較低的。近些年隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，一些微控制器的使用，使得各種智能化的控制系統(tǒng)相繼問世，單元機(jī)組的自動(dòng)化和智能化程度得到了進(jìn)一步發(fā)展，智能化儀器儀表和軟件的使用，將成為火電廠智能化的關(guān)鍵點(diǎn)。

3.2過程控制軟件的優(yōu)化

在過去一段時(shí)間的發(fā)展中，很多系統(tǒng)都存在軟件多且繁雜的問題，使得一些模擬量控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍和品質(zhì)指標(biāo)下降，優(yōu)化和精簡(jiǎn)過程控制軟件是電廠技術(shù)改進(jìn)的一個(gè)方向。現(xiàn)在電力行業(yè)向商業(yè)化發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，控制系統(tǒng)的安全性高、經(jīng)濟(jì)效益好、通用

性強(qiáng)安裝調(diào)試方便的專用軟件將會(huì)在電廠得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。

3.3 集中配置單元機(jī)組

單元機(jī)組集中配置是現(xiàn)在電廠技術(shù)改造的一個(gè)方向。以往的單元機(jī)組總是單獨(dú)使用一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，或者兩個(gè)使用一個(gè)，這使得監(jiān)控系統(tǒng)分散而且費(fèi)用較高。隨著技術(shù)的發(fā)展，電子室可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)機(jī)組，另一方面經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電能需求量不斷增加，電廠的裝機(jī)容量也越來越大，集控室越來越大，逐漸出現(xiàn)了一個(gè)集合全廠區(qū)單元機(jī)組的大型控制室，這使得單元機(jī)組電子設(shè)備集中配置成為現(xiàn)實(shí)需求，是節(jié)約成本和提高效率的重要舉措。

3.4 APS 技術(shù)的應(yīng)用

APS （Active Phase Swithing）主動(dòng)階段開關(guān)，APS 動(dòng)態(tài)節(jié)能也是微星獨(dú)家采用的節(jié)能技術(shù)，APS 是依據(jù) CPU 的負(fù)載自動(dòng)調(diào)整CPU 的供電相數(shù)。APS 技術(shù)實(shí)際上是機(jī)組級(jí)順序控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)是在少量人工或者非人工干預(yù)的情況下，系統(tǒng)自動(dòng)完成整臺(tái)機(jī)組的運(yùn)作。由于 APS 的實(shí)質(zhì)是電廠運(yùn)行的程序化，其可以大大減輕工作人員的工作強(qiáng)度，避免人為操作中的不穩(wěn)定因素，縮短機(jī)組啟停時(shí)間。因此，將會(huì)成為未來機(jī)組控制發(fā)展的方向之一。

4 結(jié)束語

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)生活生產(chǎn)對(duì)電力的需求量越來越大，同時(shí)對(duì)電能的質(zhì)量要求也越來越高。火電廠熱工自動(dòng)化為火電廠的發(fā)展提供了技術(shù)支持，也為改善供電質(zhì)量打下基礎(chǔ)。目前，火電已經(jīng)是我國(guó)主要的電能來源，這就要求火電廠熱工自動(dòng)化設(shè)備始終處于安全運(yùn)行狀態(tài)，必須保證火電廠的快速反應(yīng)。火電機(jī)組的可靠性關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行安全和供電質(zhì)量。采用先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)是火電機(jī)組發(fā)展的必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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