常見電廠熱工自動控制技術研究

摘要：隨著社會經濟的發展，人們對電能的需求量越來越大，給電廠的產能提出了更高要求，但就目前的電廠熱工控制現狀而言，其控制模式已經很難適應電力工業控制單元機組的客觀發展需求。文章概述了電廠熱工自動化控制技術，分析了電廠熱工自動控制技術中存在的問題，并結合多年實際工作經驗提出了確保電廠熱工自動控制技術可靠應用的策略。

關鍵詞：電廠；熱工自動化；控制技術；電力工業；電能需求 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2016）09-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.071

就電廠的熱工自動化控制技術而言，它主要是利用自動化系統與技術來測量電廠各種數據，自動控制各種設備，處理電廠的各種信息數據，最終實現發電設備的安全可靠運行，使其產出更多電能。對于整個電廠而言，研究其熱工自動化控制技術，一方面可以提高其產能；另一方面能降低電廠的生產成本，有助于整個電廠實現最終的可持續發展，所以我們必須重視電廠熱工自動控制技術的研究。

1 電廠熱工自動化控制技術概述

1.1 熱工測量技術

1.1.1 溫度測量。熱電偶熱電阻是電廠熱工測量時溫度測量傳感器主要采用的元件，有些電廠也在使用金屬膜水銀溫包等熱敏元件，這些元件都屬于溫度測量的一次元件。

1.1.2 壓力測量。應變原理膜片為主要的壓力傳感器元件，彈簧管、數顯形式的二次儀表是其主要用到的構件。

1.1.3 流量測量。大多數電廠使用的標準節流件，采用的都是差壓測量原理。齒輪、渦輪等傳統的流量計只有個別電廠仍在使用。

1.1.4 液位測量。在測量液位時，大多數電廠采用的都是差壓原理經壓力補償測量法，共同使用電接點與工業電視。

1.2 DCS系統

就目前的電廠大機組儀控系統的使用狀況而言，DCS系統為大多數電廠主要使用的是電廠大機組儀控系統。在電廠發電機組控制系統中該系統技術的作用優勢也越來越明顯。如圖1所示，該圖為一汽包水位控制圖，圖中的兩個給水調節閥是主要的鍋爐給水系統構件，主調節閥為DN150調節閥，其主要使用在正常負荷與高負荷的情況下，在低負荷情況下主要使用的是旁通管調節閥，同時也作為備用閥使用。自動給水情況下，自動調節給水的閥門只允許有一個，要把另一調節閥設置為手動給水，在打算投入程序前，應把一個調節閥由操作人員預先設定為自動投入模式。

圖1 汽包水位控制圖

就DCS系統來說，其建立要以計算機局域網技術為基礎。DCS系統要求建立的網絡型控制系統要更安全、更可靠、更實時，DCS系統在目前電廠熱工控制系統中的應用也必將越來越廣泛。

2 電廠熱工自動化控制技術應用中存在的問題

隨著科技的進步，電廠熱工自動化水平也越來越高，熱工自動控制技術的優勢在實際應用中越來越明顯，但在實際的生產實踐中仍然還有很多問題亟待解決，其主要體現在下列兩個方面：

2.1 電廠設備自動化水平不高

就電廠熱工控制系統自動化程度來說，其主要由以下方面來決定：整個電廠設備中發電機組地位的高低，電網要求發電機組所能達到的水平，發電機組可控水平的高低以及能承受的最大負荷量，控制設備、測量儀表的類型情況以及質量的好壞，設計時給電廠設備自動化程度水平的定位，后期的安裝質量的好壞等，最終電廠設備自動化控制的效果如何，在很大程度上還受到電廠自身運維管理水平的影響。

2.2 單元機組控制、DCS一體化水平不高

由大量的電廠機組運行情況我們可以發現，目前電廠單元機組的主要技術指標就是爐機電融一體化水平，現代電廠應用DCS技術之后，由于DCS技術的安全可靠性本身就比較高，因此DCS技術可以大大提高電廠熱工自動化控制系統的控制水平，使電廠的單元機組格局更

完美。

2.2.1 爐機電控制。過去在建設電站時，人們通常都是單獨建設變壓器機組、生產電能的設備、監控電廠用電的系統等，然而自電廠采用了自動化控制技術后，集中控制模式成為了主要的建設方向。此外，由于爐機電分管制是當前電廠主要采用的發電站運行操作管理模式，所以電廠的爐機設備必須與電廠的其他系統設備分離開來。

2.2.2 DCS一體化功能覆蓋。DCS功能一體化的實現，要以現代化的網絡通信技術為前提，把DCS作為系統的主體，最終使數據的傳輸與共享更加便捷、更高效，簡化整個系統，通過大大降低電廠工人操作電廠設備的次數，使值班人員的工作強度得到降低，進而實現電廠的安全、高效生產。

3 確保電廠熱工自動控制技術可靠應用的策略

通過上述分析電廠熱工控制技術的組成以及當前存在的主要問題，本人認為電廠在應用熱工控制技術時，要想更可靠、更安全地在電廠中應用熱工控制技術，還應加強電廠下列三個方面的建設：

3.1 加強電廠發電機組的運行監控

在建設電廠熱工自動化控制系統時，首先應該使電廠單元機組設備的正常運行得到保障，就電廠的自動控制系統來說，發電機組是其主要的設備。隨著電廠發電機組的發展，其容量也越來越大，發電能力也在不斷提高，其系統結構逐步走向復雜化，因此應加強電廠發電機組的運行監控力度，把各項操作指令進行嚴格細化。例如，發電機組容量在400～700MW之間的，這樣的機組總信息量都在6000點左右，這樣的機組在時間運行過程中光操作指令就在1300個以上，電廠面對這樣容量的機組，如果只僅僅依賴過去的人工操作來運作，必然很難保障其安全可靠運行，因此在建設電廠熱工自動化控制系統時，應注重加強電廠發電機組的運行監控。

3.2 優化與完善過程控制專用軟硬件

分散控制系統在電廠熱工控制系統中應用后，雖然大大提升了鍋爐以及汽輪機的運行控制水平，但就目前電廠機組的控制模式而言，很多電廠還采用過去傳統的控制方法，例如，把模擬儀表光字碑以及各種開關按鈕安裝于控制盤臺的現象，這種做法很容易影響到電廠鍋爐、控制室、汽輪機等設備與DCS系統的協調情況，以致對電廠的熱工自動化控制水平造成了嚴重影響。電廠發電機系統、給主廠房提供電源的系統、直流系統、安保電源系統等是DCS系統應用于電廠電氣控制系統后主要作用的部位。就發電機勵磁系統來說，應重點研究如何將DCS系統融入到快速切換廠用電系統中來。這幾年，在電廠熱工自動化建設技術如火如荼的發展狀態下，DCS方向也已經成為整個熱工自動化控制系統的主要發展方向，其實DCS系統自身的缺陷與不足也有很多，如其智能化水平還不是很高、不能滿足現場儀表的信息情況上位機系統的要求，所以要想使電廠熱工自動化控制技術得到更好的應用，還需對過程控制專用軟硬件不斷進行優化與完善。

3.3 集中配置單元機組

在電廠熱工自動控制過程中，實現各種參數的測量、處理各種信息數據還有控制與報警等，都主要靠的是自動化儀表以及自動控制設備來完成的。從某種程度上說，電廠熱工自動化控制技術有助于電廠熱工裝置安全可靠性的確保，對電廠工人的勞動強度可以不斷進行改善，有利于整個電廠機組的經濟運行。就電廠熱工自動化控制系統來說，其構成主要是由一臺或兩臺單元機組，一些小型電子設備構成了電廠熱工自動控制系統的電子室。近年來，在我國社會經濟飛速發展的帶動以及科技水平不斷提高的促進下，建設的電廠熱工集控室的規模也越來越大，一些可以集合全電廠機組的超大型控制室也開始陸續出現，這樣非常有利于電廠單元機組電子設備的集中配置，同時也保證與優化了電廠熱工自動化控制技術的應用。

4 結語

總之，電廠熱工自動控制技術的應用與控制都比較復雜，各工作環節之間存在著非常緊密的聯系，無論哪個環節發生故障，都會影響到整個電廠熱工控制系統的安全可靠運行，甚至引發電廠各類運行事故的發生，所以在思想上必須高度重視，要不斷創新控制機制與控制技術，只有這樣才能確保電廠熱工控制系統安全、可靠的運行，才能為社會產出更多電能。

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作者簡介：馮子華（1980-），男，江蘇金湖人，供職于大唐國際陡河發電廠，研究方向：熱工自動控制技術。

（責任編輯：秦遜玉）