我國火力發電廠自動化技術的發展以及前景展望

汪釗

【摘 要】 就火電站單機容量來看，在建國初期僅有50MW，通過分別設置就地控制盤來實現對鍋爐以及其他汽機的控制。經過不斷的發展和完善，今天我國的火力發電廠自動化技術水平已經達到了一個新的高度，有助于提供更加可靠的安全保障和經濟效益。由此，本文主要就我國火力發電廠自動化技術的發展進行分析，結合實際情況，進一步對未來發展前景做出預測，提出相應的看法，以求更好的推動我國火力發電廠自動化技術水平。

【關鍵詞】 火力發電廠 自動化技術 發展前景 熱工自動化

我國自從改革開放以來，經濟發展水平顯著提升，經濟快速發展的同時，用電量急劇增加，這就為火力發電廠建設和發展提出了更高的要求。尤其是在當前科學技術水平快速發展背景下，先進的自動化技術被廣泛應用在火力發電廠中，促使火電廠自動化技術獲得了前所未有的進步和發展。就當前我國火力發電廠自動化技術應用現狀來看，發電機組運行管理和監控保護發生了顯著的變化，創造了更大的經濟效益和安全保障，有助于推動我國火力發電廠長遠發展。由此看來，加強我國火力發電廠自動化技術的發展和前景展望研究是十分有必要的，對于后續理論研究和實踐工作開展具有一定參考價值。

1 火電站的自動化系統

隨著我國經濟的快速發展，科學技術水平顯著提高，我國的動力基地生產制造能力隨之提高，獲得了前所未有的發展前景。為了能夠更好的適應我國經濟發展水平，我國的火電機組經歷了從小容量到大容量，控制保護系統從簡單到更加復雜的過程。早在上個世紀八十年代，我國機械工業部就引進了300MW和600MW的考核機組生產制造技術，并且為熱控系統設計提出了新的分塊控制模式。

1.1 機、爐協調控制系統

機、爐協調控制系統是當前火電站運行的主控系統，單元制機組的鍋爐和汽機之間存在密切的聯系，是不可分割的，由機、爐共同承擔著電網的供電量控制工作，確保風電機組運行壓力穩定。也就是要求由一個統一的協調控制系統，對機、爐進行控制，確保機、爐兩側的變化情況能夠降低到最小值，盡可能的減少兩者相互影響的數值，優化參數控制[1]。

1.2 爐膛安全保護系統

爐膛安全保護系統則是火焰監測和燃燒器管理，通過邏輯聯系實現對系統的壓力保護和吹掃保護等。爐膛安全保護系統可以根據不同的鍋爐爐型以及煤炭種類來確定合理的保護邏輯條件，這種設置主要是為了防止由于邏輯保護條件設置不合理出現預警信號誤報現象的出現，從而影響到鍋爐安全運行出現爆炸事故。這種邏輯連鎖和控制裝置經過不斷的完善和創新，逐漸從最原始的繼電器或者固態元件基礎進一步演化成為可編程的邏輯控制器，應用了更加先進的技術，保證邏輯控制的安全可靠性。相應的編輯軟件則是采用梯形圖編制，主要是為了便于后續修改控制流程[2]。火焰監測正確與否直接影響到后續工作的有序開展，我國上海交通大學追趕國際腳步，采用傳像光纖和CCD開發研究出來智能鍋爐燃燒火焰檢測裝置，能夠有效避免由于煤炭種類的不同引起的燃點變化，從而造成火焰檢測出現誤報現象，有助于更為合理有效的了解到燃燒器火焰情況，還可以借助彩色圖像對燃燒器燃燒情況更加直觀的了解，以此來提升燃燒效率，降低能源損耗。

1.3 汽機電液調節系統

汽機控制系統最初是采用液壓調速系統，但是隨著電器元件和控制設備可靠性的不斷提高，進一步提出采用高壓抗燃油伺服機構，能夠實現對汽機轉速、壓力和電功率的回路控制，做好閥門管理，豐富系統功能。對汽輪發電機組的控制從最初的盤車開始，逐漸從沖轉、暖機、加速、增加負荷直到汽機正常運行，接受電網的調度控制。更為重要的是，在確保電氣機組正常運行的前提下，還應該盡可能的延長機組使用壽命，這樣才能讓機組創造更大的經濟效益[3]。

我國最初的汽機控制同樣是應用液壓控制系統，在逐步發展和完善中，逐漸發展為模擬電調和數字電調，主要是借助模擬控制儀表和電子計算機得以實現，伴隨著科學技術水平的不斷發展，應用更加先進的技術為機組運行提供了更加安全可靠的保障。在上個世紀八十年代以來，我國先后進口了30套300MW的火電機組，采用川電調的控制系統，具備機、爐協調控制功能，機組自啟動功能，運行參數顯示和報警功能等等。國產的早期數字電調系統主要是以計算機技術為基礎，無論是硬件還是軟件配置不具備通用性特點，所以在后續維護和檢修工作開展中存在一系列的困難和阻礙。為了能夠有效解決此類問題，相關數字電調廠商開始不斷優化系統軟件結構，在一定程度上顯著提高了軟件透明度，能夠有效提高產品的應用范圍，同時還可以實現數據信息共享，有助于更為合理的配置系統結構和功能。

1.4 計算機數據采集和處理系統

計算機數據采集和處理系統主要是為后續調試人員機組調試提供數據信息，為后續工作開展提供參考依據。該系統具備告訴數據輸入輸出、性能計算、歷史數據調用、參數顯示以及警報等等。計算機數據采集系統最初引進我國是在上個世紀八十年代，由于當時我國的科學技術水平不高、計算機運行速度慢，所以更多的是應用在數據計算和分析中，很容易受到客觀影響出現配置不合理的問題，同時不具備多任務管理的功能，無法實現多任務同時操作，數據處理效率不高。

經過大量計算機應用實踐，逐漸培養了一批高素質、高水平的技術人員隊伍，并且形成了較為完善的計算機應用管理制度，技術水平有了顯著提升。當前，我國火電機組中開始廣泛應用以后總高檔工控微機和DAS，并且實現了硬件和軟件配置的優化升級，采用更加人性化的中文互動界面，有助于操作人員更加便捷的操作系統，實現對系統故障的自我診斷和修復功能，更容易被火力發電廠工作人員所接受，后續維修也更加便利。但是伴隨著微積分散控制系統DCS的出現，原本單純的DCS系統市場受到了嚴重的影響，我國的DAS產業為了迎合時代發展需要，謀求長遠發展，不斷優化和豐富系統功能，系統可靠性有了顯著提升，逐漸朝著微型化和智能化方向發展。

1.5 火電機組仿真裝置

就當前我國的火電站仿真裝置設置來看，主要是在上個實際70年代由清華大學研制，主要是應用在200MW機組技術人員培訓工作中，隨后經過技術的不斷完善和創新，逐漸引入300MW的機組仿真裝置。我國對于電力部門對于火電機組重視程度較高，投入資金力度不斷增加，在大型火電機組仿真培訓裝置研發中取得了較為可觀的成效。

火電機組的仿真裝置內容主要包括對正常機組運行情況和事故工況下的機組啟動、停止等過程，通過仿真裝置來訓練發電機組運行人員綜合能力，一旦出現故障問題造成機組停止運行能夠憑借自身經驗和技術水平進行判斷，做出更加正確的分析，提高事故處理能力；同時還可以對多種運行方式模擬實驗，尋求更為合理的運行方式，節省大量時間精力和成本；通過對不同系統控制方式的仿真試驗，尋求最佳的控制方式。當前我國生產的仿真裝置主要是以培訓運行人員實際故障問題處理能力，同樣在相配套的軟件設計中，期望不斷提高仿真裝置的實時性和逼真度，從而進一步擴大產品適應范圍，為我國的火力發電廠發展提供更加安全可靠的保障。

2 火力發電廠自動化技術發展前景

我國的多數大型火電廠開始廣泛應用DCS，自動化技術投入比例逐漸升高，所取得的效果也十分明顯。可以說，DCS等先進的控制系統對于大型火電廠而言已經是必不可少的部分，很多火電廠的熱控系統投入率甚至高達92%以上。DCS在電廠自動化水平提高基礎上，有助于為發電機組安全運行提供更加堅實的保障，受到更多電廠管理人員和運行人員的支持和接受。此外，自動化系統為火力發電廠帶來的經濟效益是十分明顯的，能夠有效降低煤炭能源消耗，減少氣壓波動問題，一旦出現故障問題能夠自動停止運行，發出預警，及時有效的解決故障問題，可以有效延長發電機組使用壽命。在未來發展中，火力發電廠的自動化技術將逐漸實現爐、機、電控制一體化，機組的整組啟動，并應用先進信息技術構建信息管理系統，促使我國火力發電廠朝著更加現代化智能方向發展。

3 結語

綜上所述，隨著科學技術水平的進步，火力發電廠面臨著嚴峻的市場考驗，應用先進技術朝著自動化方向發展，對于我國經濟持續增長具有十分重要的促進作用，應該予以高度重視。

參考文獻：

[1]佟隆磊，聶永云.淺談我國火力發電廠自動化技術的發展以及前景展望[J].城市建設理論研究（電子版），2015，32（23）：6130-6131.

[2]趙楊，丁寶峰，杜翠女等.淺談電氣自動化技術在火力發電中的創新與應用[J].硅谷，2011，22（3）：93-94.

[3]王長軍.電氣自動化技術在火力發電廠中的應用分析[J].科技資訊，2014，11（32）：90-90，92.