論火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

李艷明（國家電投集團蒙東能源集團有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古通遼 028011）

論火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

李艷明
（國家電投集團蒙東能源集團有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古通遼 028011）

火力發(fā)電作為現(xiàn)階段我國使用最普遍的發(fā)電方式，集中了很多先進(jìn)的民用高新技術(shù)。科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，通過應(yīng)用大量的高新科技，提高了火力發(fā)電的整體效率，同時也降低了發(fā)電的能耗。本文簡單介紹了現(xiàn)階段我國火力發(fā)電廠的電氣控制系統(tǒng)單元的組成以及系統(tǒng)的控制方式，并重點介紹分析等離子點火技術(shù)。為未來火電廠進(jìn)行電氣控制的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，展望未來控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

火電廠 電氣控制 等離子點火 趨勢

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國現(xiàn)階段的電氣自動控制已經(jīng)全面進(jìn)入了計算機集中控制的發(fā)展新階段。尤其是電氣控制高新技術(shù)的應(yīng)用，增強了發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行自動控制的程度，確保了控制的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，極大保障了發(fā)電供電的平穩(wěn)。

1　電氣控制系統(tǒng)單元概述

電氣控制系統(tǒng)的組成單元主要是控制室和控制設(shè)備。電氣控制系統(tǒng)根據(jù)控制位置的不同一般分為單元控制室和主控制室兩種。單元控制室又可以分成設(shè)立獨立單元的控制室、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制的控制室以及網(wǎng)絡(luò)控制的單元控制室。根據(jù)發(fā)電廠發(fā)電機組容量的不同選取不同的控制室類型。通常發(fā)電機組容量低于100MW的發(fā)電廠適合使用主控制室的方式。當(dāng)發(fā)電機組的容量大于200MW的時候則適合使用單元控制室的方式。

在實際設(shè)計控制方案的時候又分為單機一控和兩機一控兩種方案。單機一控的方案從設(shè)計、安裝到實際使用維護，單元性上優(yōu)于兩機一控，在進(jìn)行故障處理的時候不會受到其他方面的干擾影響，運行狀況良好。但是由于也導(dǎo)致兩機的公用設(shè)備在不同地點運行，進(jìn)行控制的時候也是兩地進(jìn)行，難以實現(xiàn)對系統(tǒng)集中有效的管理控制。在人力資源上由于是兩地控制，需要分別安排相應(yīng)的運行人員，在進(jìn)行控制的時候溝通不便，難以實現(xiàn)協(xié)調(diào)配合。也造成人員的浪費。而采用兩機一控的方案的話則可以實現(xiàn)兩臺機組的完美配合，協(xié)調(diào)一致。問題是在對其中的一臺機組進(jìn)行維修的時候，另外一臺會受到影響，難以正常運轉(zhuǎn)。綜合各方面的優(yōu)缺點，兩機一控方案更適用于現(xiàn)階段規(guī)模逐漸擴大的火力發(fā)電的控制。如果現(xiàn)場情況合適，可以合并網(wǎng)絡(luò)控制室與單元控制室，降低控制室占據(jù)的面積，同時也可以減少相應(yīng)的崗位工作人員。節(jié)省進(jìn)行自動控制的人力成本。

2　發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)控制方式

通常火力發(fā)電廠的控制方式根據(jù)控制回路及使用設(shè)備的不同一般分為三種；采用強電進(jìn)行一對一的控制、采用弱電對設(shè)備選線控制或者使用計算機進(jìn)行控制。其中弱電選線控制的方式由于可靠性太差已經(jīng)逐漸被淘汰，現(xiàn)在火電廠電氣控制系統(tǒng)普遍使用的一種控制方式就是強電一對一控制。這種控制方式接線簡單，使用方便而且進(jìn)行實際控制時性能穩(wěn)定可靠。現(xiàn)在隨著電子信息技術(shù)發(fā)展和在各項工業(yè)發(fā)展中的普遍使用，計算機自動控制技術(shù)在火力發(fā)電廠中的使用也逐漸成熟，在許多火電廠已經(jīng)被應(yīng)用到實際的生產(chǎn)工作中并取得了良好的效果。

3　等離子點火技術(shù)分析

3.1等離子點火的原理

所謂等離子點火就是通過專用的設(shè)備，在一達(dá)到一定氣壓的條件下利用直流電的電流一引弧相接處觸。同時通過高強度的電磁場進(jìn)行控，從而獲得具有比較穩(wěn)定的功率的等離子體。這種等離子具有定向流動的特性，在點火燃燒器中反應(yīng)的時候，這種等離子體會形成部分溫度在4000K以上的高溫火核。當(dāng)進(jìn)入鍋爐的煤粉通過這個高溫火核的時候，內(nèi)部的揮發(fā)物質(zhì)會在0.001秒的時間內(nèi)快速釋放，就會導(dǎo)致煤粉顆粒產(chǎn)生破裂甚至粉碎，從而得到充分的燃燒。這種燃燒過程是在氣體和固體兩種不同的物質(zhì)狀態(tài)中發(fā)生的，高溫的等離子體作為一個催化劑促使氣體固體的混合物產(chǎn)生多種變化，大大加快了煤粉的燃燒速度和程度，同時也在很大程度上降低了正常煤粉在燃燒時需要的能量消耗，可以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

3.2等離子發(fā)生器的工作原理

等離子點火技術(shù)的核心部件就是等離子發(fā)生器，這種發(fā)生器可以通過電磁場的控制制取具有穩(wěn)定功率和定向流動特性的空氣等離子體，發(fā)生器主要由陰陽兩級和電磁線圈三部分構(gòu)成。陰陽兩級都是由金屬材料制作而成，而且要求陰陽兩級都要滿足導(dǎo)電率高、導(dǎo)熱性能好并且具有良好的抗氧化性。 為了更好的承受在工作過程中產(chǎn)生的電弧對電級金屬體造成的沖擊，需要持續(xù)對陰陽兩級進(jìn)行水冷降溫。

等離子發(fā)生器的工作過程；第一步是對根據(jù)實際工作情況對電源設(shè)定合適的輸出電流，一般情況電流是在350A左右；第二步利用直流電機推動陰極與陽極接觸，在接觸的瞬間，電源設(shè)定的電流啟動工作，隨著電流逐漸升高到額定工作電流之后進(jìn)入第三步；第三步就是陰極在直流電機的推動下逐漸與陽極分離，同時建立工作所需的電弧。最終在各方面條件滿足的情況下，在等離子發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生空氣等離子體。

3.3等離子點火系統(tǒng)的組成

等離子點火系統(tǒng)的主要構(gòu)成分為點火和輔助系統(tǒng)兩部分。

4　信號和檢測系統(tǒng)

實現(xiàn)控制的核心的信號的檢測、傳遞和反饋。在火力發(fā)電廠的運行過程中存在各種各樣的信號，其中最重要的就是中央信號。在以前信息技術(shù)不是很發(fā)達(dá)的時候，廠內(nèi)的中央信號系統(tǒng)主要是由沖擊繼電器和光字牌兩個設(shè)備組成，這種系統(tǒng)的特點是可以實現(xiàn)手動和自動兩種方式的復(fù)位。但是由于設(shè)備簡單，這種系統(tǒng)只能提供比較單一的報警信號，而且只能當(dāng)時進(jìn)行信號的傳遞，無法進(jìn)行記憶和存儲。 在使用的過程中，主要是靠光字牌上的燈泡傳遞信號，長期使用很容易導(dǎo)致燈泡出現(xiàn)各種故障，從而出現(xiàn)信號錯誤的情況，整體的信號系統(tǒng)不夠穩(wěn)定。在進(jìn)行系統(tǒng)維護保養(yǎng)的過程中，由于系統(tǒng)本身的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以進(jìn)行維護，增大了維修人員的工作量，也增大了保養(yǎng)的成本。

5　結(jié)語

現(xiàn)階段在電氣控制系統(tǒng)中使用先進(jìn)信息技術(shù)，可以簡化系統(tǒng)設(shè)計、美化系統(tǒng)設(shè)備外觀，同時提升系統(tǒng)的技術(shù)含量，確保系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行，保障系統(tǒng)控制的可靠性。這種方式未來會在火力發(fā)電廠得到廣泛使用，提高整個發(fā)電行業(yè)的運行平穩(wěn)性。

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［1］張雷.DCS在火力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［D］.山東大學(xué)，2006.

［2］沙勵.發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的研究和應(yīng)用［D］.華南理工大學(xué)，2006.

［3］全通.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用［J］.黑龍江科學(xué)，2013（10）：165.

［4］陳棗兒.淺析電氣自動控制系統(tǒng)應(yīng)用及發(fā)展［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015（16）：239-239.