火電廠600?MW機組集控運行存在問題及對策分析

褚永春

摘 要：集控運行是當前大中型火電廠使用的主要技術，600 MW機組對于集控運行技術的使用極為普遍，但在運行中要面對各種技術、管理以及外部問題，因此要采取各種措施，不斷提高系統運行的穩定性、安全性，提升火電廠的安全能力和經濟效益。

關鍵詞：火電廠 600 MW機組 集控運行 問題

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（b）-0015-02

1 火電廠集控運行的內涵及模式

1.1 600 MW火電廠集控運行系統

600 MW火電廠的集控運行通過一種綜合控制系統實現。這種系統能夠有效推動大中型火電廠自動化的實現，與傳統的集控技術相比，具有了自動化、數字化和集成化的特點，能夠有效提高火電廠的自動化程度，4G技術和自動化的整合能夠使火電廠實現實時監控，信息操作、傳輸、調度都能得到極大的優化，從而在提高運行效率的同時，降低生產事故。

集控運行系統配備自動處理器，并以此為中心對火電廠進行集約式、自動化的管控，這一技術主要包括了火電廠的運行監督、電氣設備的運行操作管控和分散控制技術。集控運行技術將計算機技術、信息技術、通訊技術以及控制技術集為一體，實現了對火電廠運行的遠程控制及信息傳輸。

1.2 火電廠集控運行的控制模式

（1）分散式控制。

這種控制模式主要是一些運行時間較長的火電廠所使用，這些火電廠使用集中控制存在一些問題，一旦系統發生故障，會導致機組問題頻發，降低電廠工作效率。使用分散性控制，可以采取分層式的管理操作模式，對各發電機組的控制力會更有效，也能遏制事故的頻發。

（2）分級式控制。

針對各電廠的具體情況，要使集控運行系統更好地運行，可以采取分層的方法，每個系統的層次對應一個管理層，各個層次的管理是互相獨立又互相聯系的，以此控制整個系統的運行。

（3）綜合控制。

綜合控制的產生有賴于通信系統的發展，通信系統與集控系統相結合，使控制系統以全新的方式運行，能夠更加高效、迅速地傳輸數據，系統運行更具有協調性，運行效率也得到了大幅提高。

2 600 MW火電廠集控系統配置及運行

2.1 集控系統的構成

集控系統作為火電廠的指揮監控核心所在，要收集機組DCS以及PLC等系統運行時的數據。這一系統包括了三部分，現場控制層、系統服務層以及監控層。主控室相鄰的電子設備室一般就是現場控制層，傳感器和變送器發送的信號都由這一層的DPU接收，根據控制策略開展邏輯運算，運算結果直接傳輸到現場的執行設備。系統服務層主要負責與監控層各種計算機以及控制器的連接，從而完成各種信息的接收以及發送工作。監控層則是操作人員主要負責的工作站，對各運行設備進行監控，并對信息與系統服務層進行實時傳輸。

2.2 各功能模塊的運行方式

（1）主控系統。

主控系統要負責將電網自動控制系統的負荷指令傳輸出去，運行人員也可通過手動限速或限幅調整負荷指令。

（2）鍋爐系統。

鍋爐主控系統可以對主蒸汽壓力系統進行閉環控制，并且對負荷質量進行前饋控制，使鍋爐實現節能效果。前饋控制還能夠使鍋爐輸入和輸出的能量保持最大限度的平衡。

（3）蒸汽輪機主控系統。

汽機主控主要由協調控制系統完成。協調控制系統能夠控制整個汽輪機，對蒸汽輪機下達各項指令。汽輪機的主控是機組的協調控制系統以及數字電調等系統的中間層控制系統，下達的指令通過DEH完成，DEH可以控制汽輪機的調速汽門開度，從而使蒸汽量能夠保持充足的狀態，以確保機組能夠按照負荷運行，并且使鍋爐和蒸汽輪機的能量能夠保持相對的平衡。汽機主控系統的控制對象主要是主蒸汽壓力，汽機主控系統可以通過負荷壓力函數來生成主蒸汽壓力。

2.3 監控系統的實現方式

監控層一般采取I/O模式，通過雙絞線或者光纖傳輸信號，使用硬接線電纜連接集控室DCS的I/O通道，確保DCS能夠監控各個電氣設備。另外，也可以將硬接線電纜和采集柜有機地結合在一起對電廠設備進行監控，這種方式主要是通過雙絞線進行傳輸，可以節約電纜及其安裝費用。

2.4 協調控制系統運行方式

（1）手動運行。

鍋爐、蒸汽輪機都通過手動狀態進行控制。根據機組的實際發電功率，運行人員手動控制主蒸汽壓力，鍋爐主控系統下達對主燃料量的跟蹤指令。運行人員對鍋爐燃燒控制系統輸入給定值，然后由鍋爐燃燒系統自動運行。這種方式主要是在機組的啟動、停止或者快速甩負荷情況下使用。

（2）機跟爐且功率可控。

鍋爐主控系統調節負荷，再由運行人員手動輸入給定值后，由蒸汽輪機自動運行，使機前壓力能夠維持穩定。這種狀況下機組對外界負荷的響應會比較慢，因此機組通常在帶基本負荷狀態下使用這種方式。

（3）爐跟機方式。

蒸汽輪機主控系統調節負荷，運行人員手動輸入給定值，再由鍋爐主控系統自動運行，從而使機前壓力保持穩定。這種狀況機組對于外界的負荷響應比較迅速，因此多在機組運行正常的狀況下使用。

（4）協調控制方式。

蒸汽輪機和鍋爐的主控制器都是自動運行，整個機組由于帶變動負荷狀況，處于一種協調控制的狀態，同時，機組可以根據電網AGC負荷指令對電網進行調頻。

（5）機跟爐由蒸汽輪機調壓方式。

鍋爐側故障、蒸汽輪機運行正常的狀況下，要使機組能夠連續運行，同時排除故障，就可以使用這種方式。鍋爐側故障后，機組的輸出功率將受到限制，因此需要依據實際負荷指令，通過蒸汽輪機主控系統使機前壓力維持穩定。

（6）爐跟機且鍋爐主控調壓方式。

這種方式一般是在蒸汽機側故障而鍋爐運行正常時使用。這種狀況下，既需要機組連續運行，又要排除故障，就可以通過這種方式運行。蒸汽輪機故障使機組的輸出功率受到限制，這里鍋爐主控系統就會依據實際負荷指令來保持機前壓力的穩定。這種方式也可以在機組啟動時使用。

3 600 MW火電廠集控運行中的難點

3.1 過熱汽溫系統

過熱汽溫控制系統是指調節火電廠鍋爐中煤炭和水的比例，可以通過一級、二級或三級減溫水來進行輔助調節。汽溫系統可以通過微調、細調或者粗調3個標準進行調節，粗調就是調節水與煤炭的比例，微調及細調則需要使用減溫水進行輔助調節。汽溫系統可能因為多種因素出現過熱現象，如過剩的空氣系數、給水溫度和火焰中心的溫度過高，燃水比問題、受熱面凝渣等。直流爐中出現微過熱時就是校正信號的出現，這里需要從里向外傳輸信號，如果過熱汽溫系統較為扎實，則可以正確傳輸信號，如果存在設計或者生產上的問題，則此系統不能很好地傳達校正信號。

3.2 再熱汽溫系統

再熱汽溫系統的控制更為困難和復雜。火電廠集控運行過程中，出于成本考慮，會通過溫水對再熱汽溫系統進行溫度的控制，這種方式從表面上看可以有效控制溫度并降低成本，但實際運行中，會造成一些負擔，亞臨界機組尤為明顯，亞臨界機組使用溫水控制溫度時，這種方法可能因為再熱蒸汽量過大的問題導致再熱系統運行的不穩定以及設備的損壞，對機組運行效率以及效益都會產生很大的影響，在這種情況下，火電廠應該使用其他的方法降低溫度，如煙溫擋板、擺動式燃燒器以及熱風噴射等。

3.3 主汽壓力系統

鍋爐燃燒產生的能量和機組負荷之間的平衡是蒸汽輪機運行質量的重要保證，即直接能量平衡，經過不斷的研究與試驗，直接能量平衡公式成熟度已經得到了極大的提高，并被廣泛地應用在主汽壓力系統中，效果十分明顯，有效地克服了鍋爐燃燒時存在的慣性大、過程慢等缺陷，能夠與蒸汽輪機的調閥動作有效協調，從而使機、爐配合更加密切，電網負荷以及機組運行都能更加靈活、穩定。但仍然有一些協調控制系統采用的是間接能量平衡理論，它的主汽壓力系統在協調控制系統退出時，仍然需要使用直接能量平衡公式的理論，要使其他系統也能使用直接能量平衡公式理論，就需要對主汽壓力系統進行精確的控制，而主要方式就是控制好爐膛的煤粉用量。

4 600 MW火電廠機組集控運行人員問題

4.1 提高運行人員的素質

集控系統集成了計算機技術、信息技術、通訊技術，在減輕工作人員工作量的同時，也對運行人員的素質提出了更高的要求。工作人員必須要不斷使自己成為操作技術的熟練工，因此需要不斷提高自身的專業技能，提高對操作系統的熟練度和作業能力。工作人員要提高合作能力，加強工作經驗和資源的共享，互相交流，提高自身。火電廠要定期組織培訓，不斷革新操作技術和管理理念，確保工作人員能夠緊跟技術的發展，不斷完善自身的知識和技術結構。

4.2 要有責任意識

集控運行環環相扣，任一環節出問題，都可能導致系統的整體故障。因此，在操作過程中，必須有強烈的責任意識，能夠熟悉每一個操作細節，反復檢查操作流程。操作過程要注意步驟，每一個環節的操作都要根據系統的整體進行分析。同時，集控運行的操作是通過中心的處理器實現的，不僅有復雜的硬件系統，還有軟件系統，因此在操作中要注意結合硬件和軟件。

4.3 完善對集控運行的管理

工作人員要針對實際情況，在實務操作時有良好的規劃，確保職責明確，運行有序。要及時填補管理漏洞，結合電廠實際情況，不斷改進并完善集控運行的模式。

5 結語

火電廠有自身的運行方式，要根據600 MW機組的集控運行系統實際要求，分析系統運行中已經存在或可能存在的問題，從管理、技術以及外部保護上采取各種措施，確保600 MW機組集控運行能夠更加高效、穩定，促進火電廠安全能力和經濟效益的提高。

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