600MW火電集控系統(tǒng)運行常見問題及應(yīng)對措施

楊尚霖

摘 要：隨著用電需求的快速增長，電力企業(yè)相應(yīng)也采用更先進的機組裝備。600MW型號機組技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定，得到了廣泛的應(yīng)用和關(guān)注。目前，該型號機組逐漸開始使用集控運行模式，提高自動化水平的同時，也對設(shè)備的維護與管理工作提出了更嚴格的要求。本文對火電企業(yè)集控系統(tǒng)原理進行講解，對其中存在的一些常見問題進行分析，并提出了應(yīng)對措施，有利于電廠的穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：火電機組；600MW；集控系統(tǒng)

中圖分類號：TM621 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）22-0050-03

Discussion on Common Problems and Countermeasures of 600MW

Thermal Power Set Control System

YANG Shanglin

（Pingdingshan Yaomeng Power Generating Company Limited，Pingdingshan Henan 467000）

Abstract： With the rapid growth of electricity demand， electric power enterprises also adopt more advanced equipment. The 600MW model has been widely applied and concerned due to its mature technology and stable performance. At present， the centralized control operation mode was gradually used in this type of unit， which raises the level of automation and put forward stricter requirements for the maintenance and management of equipment. This paper explained the principle of centralized control system in thermal power enterprises， analyzed some common problems existing in it， and put forward corresponding countermeasures， which was conducive to improving the stable operation of power plants.

Keywords： thermal power unit；600MW；centralized control system

伴隨科技的進步，計算機高效管理與自動化控制等技術(shù)進入越來越多的行業(yè)，促進了生產(chǎn)效率的提高。發(fā)電廠主要采用了集中管理與控制（簡稱“集控”）系統(tǒng)，不僅確保了火力發(fā)電的平穩(wěn)運行，同時提高了能源效率、節(jié)約了成本。然而，在實際的生產(chǎn)運行中，發(fā)電機組的集控運行中產(chǎn)生了一些不穩(wěn)定的因素，可能對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成潛在的威脅。

1 火電企業(yè)集控系統(tǒng)原理

電力設(shè)備的技術(shù)更新，使得火電企業(yè)可以采用計算機與自動化控制系統(tǒng)對生產(chǎn)情況進行集中管理與控制，圖1為比較常見的火電企業(yè)集控系統(tǒng)原理圖[1]。主要控制組件是發(fā)電機、鍋爐及汽輪機。實際生產(chǎn)中，3種設(shè)備緊密配合，相互協(xié)同，這種運行技術(shù)就是火電企業(yè)最常用的集控系統(tǒng)技術(shù)。

火電企業(yè)歷史悠久，以前的生產(chǎn)過程都是由人工與機器共同完成的。機器運行故障率高，運行平穩(wěn)性差，工人工作環(huán)境惡劣，工作內(nèi)容繁瑣復(fù)雜。不過，隨著科技的進步與技術(shù)的創(chuàng)新，通過信息技術(shù)的實時傳輸、計算機系統(tǒng)的高效運算與集控控制系統(tǒng)的自動化操作，可以對生產(chǎn)運行情況進行實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享以及快速協(xié)同處理。對于600MW火電企業(yè)，對設(shè)備的投運、生產(chǎn)、檢修及停運等操作更簡單便捷。

2 集控系統(tǒng)3種常見工作模式

2.1 層級式工作模式

層級式工作模式對控制系統(tǒng)自上而下進行分層，進行垂直管理[2]。同時，每層之間再進行細分。這種工作模式要求各個管理部門各司其責(zé)，相互之間獨立運行，同時協(xié)同互補。這種工作模式容易造成權(quán)責(zé)不清、反應(yīng)緩慢等問題。

2.2 分散式工作模式

在一些技術(shù)與設(shè)備較落后的火電企業(yè)，發(fā)電設(shè)備超負荷超期運行，缺乏必要的維修維護措施。這些火電企業(yè)一般建廠時間比較早，設(shè)備型號比較老舊，使用年限超期，超負荷使用。在這些企業(yè)中，如果采用集中控制系統(tǒng)，一個簡單的設(shè)備故障就會給整個系統(tǒng)帶來威脅，導(dǎo)致連鎖式的生產(chǎn)故障。這種火電企業(yè)多采用分散式工作模式，將整個系統(tǒng)劃分為多個單獨子系統(tǒng)，對子系統(tǒng)進行單獨管理。子系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者停運檢修，對整個系統(tǒng)的影響較小，同時可以及時排除設(shè)備的不穩(wěn)定因素[3]。如果一個機組出現(xiàn)了故障，就單獨隔離開來，把發(fā)電任務(wù)分配到其他機組，對故障機組單獨進行維修。這樣既不影響整個企業(yè)的運行，也可以快速安全消除故障，排除隱患。

2.3 綜合式工作模式

綜合式是指將計算機技術(shù)、信息技術(shù)和自動化控制等技術(shù)綜合運用于火電企業(yè)的生產(chǎn)運行中。利用信息技術(shù)將設(shè)備狀態(tài)與運行數(shù)據(jù)安全迅速地傳輸至計算機中，再經(jīng)過高效運算與自動化控制，將生產(chǎn)情況反饋給企業(yè)管理人員，再進行處理。這是一種安全且高效的工作模式。不僅可以高效率地以加密方式傳輸數(shù)據(jù)，而且可以綜合協(xié)調(diào)各個部門之間的整體聯(lián)動性，進而提高整個企業(yè)的生產(chǎn)運營效率。

3 600MW火電機組集控運行常見問題

目前，600MW火電企業(yè)主要采用DCS工作系統(tǒng)[4]。DCS（Distributed Control System），可以稱為分散控制系統(tǒng)或者集散控制系統(tǒng)。這種技術(shù)把工業(yè)生產(chǎn)的集成化、自動化和數(shù)字化帶進了火電企業(yè)，大大提高了發(fā)電行業(yè)的自動化運行水平，同時對整個發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)運行情況進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)與排除運行故障，大大降低事故發(fā)生率，對降低節(jié)能減排成本起到了積極的作用。不過，任何系統(tǒng)都不是完美的，都需要在實際生產(chǎn)實踐中來發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。在實際運用中，DCS系統(tǒng)也出現(xiàn)了一些問題亟待解決，主要集中在以下3個方面

3.1 氣溫系統(tǒng)過熱

在600MW火電機組中，對過熱的氣溫粗調(diào)采用的是控制煤和水的占比，微調(diào)以及細調(diào)主要采用減溫水將多余熱量帶走[5]。導(dǎo)致該型號機組氣溫過熱的原因主要是過熱面結(jié)渣、給水溫度、火焰溫度等。通過對過熱器進行測量，進而調(diào)整水和煤的占比。盡管過熱氣溫系統(tǒng)對于溫度控制方面操作簡單，但由于技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量問題，實際操作中還是無法避免出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。為了嚴格控制氣溫，除了通過外部條件進行校正，也可以從機組設(shè)計參數(shù)上進行優(yōu)化與改進。針對不同的生產(chǎn)需要、發(fā)電規(guī)模、用電負荷、企業(yè)實際情況，來設(shè)計更適合的機組型號和設(shè)備運行參數(shù)，從源頭上對生產(chǎn)過程進行優(yōu)化，將問題與故障消滅在萌芽階段，也可以減少在實際生產(chǎn)中的故障發(fā)生率。

3.2 主汽壓力系統(tǒng)的調(diào)控問題

經(jīng)過時間的檢驗，直接能量平衡公式得到了肯定，其在主汽壓力系統(tǒng)的調(diào)控中起到了關(guān)鍵的作用[5]。間接能量平衡只存在于應(yīng)用范圍比較小的一些協(xié)調(diào)系統(tǒng)。在600MW型號中，應(yīng)嚴格對主汽壓力系統(tǒng)進行快速而準(zhǔn)確的調(diào)控，最簡單有效的調(diào)控方式是精準(zhǔn)計量送入燃燒室的煤粉的質(zhì)量[6]。同時，可以引入負反饋的調(diào)控形式，提前調(diào)節(jié)煤粉量的增減，消除滯后效應(yīng)。由于煤粉量的增減并不會立即導(dǎo)致主汽壓力發(fā)生變化，而是會有一系列的物質(zhì)和熱量的傳輸過程，進而數(shù)據(jù)進入壓力傳感器，再反饋至綜合控制室，這就有了一定的滯后性。因此，可以在調(diào)節(jié)煤粉量的時候，考慮要逐漸減少變量，用負反饋的方式來避免滯后效應(yīng)。

3.3 再熱氣溫系統(tǒng)的調(diào)控問題

再熱氣溫系統(tǒng)的調(diào)控程序繁瑣，而且難以嚴格控制[7]。有些火電企業(yè)只采用減溫水來調(diào)控溫度，操作看似簡單，然而減溫水噴入的同時，又需要消耗更多的燃料，另外造成了溫度過高。事實上，減溫水，看似方法簡單，成本低廉，可以節(jié)約生產(chǎn)資金，但從生產(chǎn)反饋情況看，并沒有產(chǎn)生良好的控制效力，也沒有節(jié)約資金。目前，業(yè)界多采用煤氣再循環(huán)、熱風(fēng)噴射等切實可行的辦法。有條件的企業(yè)也可以將多種方法結(jié)合在一起使用。

4 集控平穩(wěn)運行的保障措施

4.1 強化技術(shù)管理，提高調(diào)控效率

集控系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩方面組成，核心部件是微處理器[8]。硬件和軟件，二者只有協(xié)同配合，硬件為軟件提供載體，軟件為硬件提供策略，才能更好地確保集控系統(tǒng)穩(wěn)定運行。集控系統(tǒng)擁有較高的加密等級、實時傳輸顯示處理能力以及強大的存儲功能，而軟件系統(tǒng)可以通過快速的反應(yīng)和精密的運算完成復(fù)雜的、難度高的控制任務(wù)。因此，在日常的維護中，除了對硬件進行保護與檢修，也要對軟件進行更新和維護。對硬件要定期檢查，嚴格記錄，有損壞的部件要及時更換。同時，軟件要及時進行升級，保持最新版本與運行狀態(tài)，針對實際情況，對儀器進行校正與反饋。

控制系統(tǒng)的構(gòu)成要素主要包括傳感器、傳輸線路、操作系統(tǒng)軟件、控制臺設(shè)備以及測量開關(guān)等[9]。集控系統(tǒng)的構(gòu)成要件比較多，設(shè)備之間具有很強的關(guān)聯(lián)性，一個設(shè)備出現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致連鎖式的故障，甚至導(dǎo)致整個設(shè)備停運。因此，技術(shù)人員在使用集控系統(tǒng)時，要從整體上強化技術(shù)管理，嚴格按照操作手冊進行使用，對于隱患和故障及時排除，提高調(diào)控水平，確保整個系統(tǒng)平穩(wěn)運行，減少停機發(fā)生率。

為了促進火電技術(shù)的發(fā)展，國家和相關(guān)技術(shù)部門對火電行業(yè)制定了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的保護措施，確保設(shè)備在發(fā)生故障時系統(tǒng)會迅速停機，避免事故進一步惡化，保護操作人員和火電機組的安全[10]。其中，對主機和輔機都規(guī)定了相應(yīng)的保護定值。這個數(shù)值是根據(jù)大量的實驗測試和實踐證明的，可以最大程度降低事故的發(fā)生概率，因此不能隨意改動。在特殊情況下，需要對此數(shù)據(jù)進行改動，也需要經(jīng)過相應(yīng)的審批程序，嚴格按照設(shè)備操作指南，確保人員和機組的安全。

4.2 優(yōu)化設(shè)備環(huán)境條件

集控設(shè)備的傳感器、測量、傳輸、控制設(shè)備等對外環(huán)境都比較敏感，容易受到溫度、濕度、壓力、電磁、輻射等多因素的影響。因此，要嚴格按照操作規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，對集控系統(tǒng)的控制室、電子室、供電設(shè)備、傳輸電纜以及儀表用的氣源所處的外部環(huán)境進行嚴格控制[11]。主要應(yīng)注意兩個方面。

4.2.1 要對控制室和電子室的溫度、濕度進行調(diào)控。一些火電企業(yè)只是加裝了空調(diào)系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)對于溫度可以很好地調(diào)節(jié)，但對濕度卻無法控制。在冬季，空氣中濕度過低，空氣比較干燥，器件與設(shè)備很容易產(chǎn)生靜電，吸附灰塵以及產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象等，導(dǎo)致設(shè)備電荷紊亂，甚至擊穿設(shè)備，尤其是北方地區(qū)，更容易產(chǎn)生這種情況。夏季，空氣濕度過高，空氣比較濕潤，模件上會產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，設(shè)備元器件之間容易導(dǎo)電發(fā)生短路，這種問題主要出現(xiàn)在南方地區(qū)。因此，必須同時對溫度和濕度加以控制，確保工作環(huán)境最佳。已經(jīng)安裝空調(diào)的企業(yè)，可以附加安裝濕度調(diào)節(jié)器。有條件的企業(yè)，可以安裝溫度濕度一體式的調(diào)節(jié)設(shè)備，方便穩(wěn)定地控制溫度和濕度。

4.2.2 做好電纜的屏蔽，排除信號干擾。集控系統(tǒng)采用計算機進行調(diào)控，數(shù)據(jù)信號的傳輸與指令的收發(fā)都很容易受到電磁與輻射的信號干擾。如果集控運行系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸電纜屏蔽干擾信號工作做得不到位，就會對集控系統(tǒng)產(chǎn)生信號干擾，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)出錯誤的命令操作，給安全生產(chǎn)埋下隱患。因此，有必要做好電力系統(tǒng)的安全接地以及傳輸電纜的屏蔽工作。電力系統(tǒng)安全接地，可以及時將設(shè)備上多余的、危險的靜電和異常電流傳導(dǎo)至地下進行消除。要安裝符合國家標(biāo)準(zhǔn)的、屏蔽系數(shù)優(yōu)良的傳輸電纜，以高效率地去除干擾信號。

4.3 加強員工技能培訓(xùn)，強化責(zé)任意識

信息技術(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)、集控系統(tǒng)與計算機技術(shù)的結(jié)合，使得操作與控制更加便捷、高效，操作人員可以在控制室內(nèi)對機組運行情況、指標(biāo)、數(shù)據(jù)有很直觀的了解，便于控制，大大降低了工作壓力。技術(shù)帶來便捷的同時，也要加強對員工技能的培訓(xùn)，使其熟練掌握機組運行的原理、了解儀表數(shù)據(jù)的含義、日常操作以及應(yīng)急操作等，同時要強化責(zé)任意識，調(diào)動工作的自覺性，發(fā)現(xiàn)問題及時上報與處理，提高機組運行的穩(wěn)定性。部門負責(zé)人要定期對機器運行情況與值班人員工作情況進行檢查，保證設(shè)備平穩(wěn)運行，安全生產(chǎn)記錄完整。

5 結(jié)語

市場經(jīng)濟快速發(fā)展，人民生活水平日益提高，對電能的需求也逐漸提高，這也對發(fā)電企業(yè)提出了更高的要求。將信息技術(shù)融入發(fā)電行業(yè)是大勢所趨，因此進一步提高集控系統(tǒng)的發(fā)展水平是非常有必要的。要認真分析火電機組集控系統(tǒng)運行中所暴露出來的各種問題，采用多種手段妥善解決，降低企業(yè)生產(chǎn)和運行成本，排除隱患，降低事故發(fā)生率，最終確保電力供應(yīng)可以平穩(wěn)運行。

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