淺談如何提高電廠熱工自動化水平

李寧

（大唐太原第二熱電廠，山西 太原 030041）

熱工自動化技術作為火力發電廠的重要技術之一，能夠幫助設備運行，提高機組的工作效率，提升其發電工作的精準程度，優化熱控系統控制有效性的同時避免出現不必要的誤動。所以，電廠需要高度重視熱工自動化技術，在明確其存在不足的基礎之上加以改進，從而保障熱控設備以及熱控系統運行的可靠性，保護好機組的經濟安全。

1 電廠熱工自動化應用技術發展現狀

隨著技術改革的不斷深化，目前，電廠熱工自動化水平也取得了長足的進步，能夠在設備、系統以及控制結構、控制范圍等方面實現突破與優化。逐漸淘汰了火電廠的老機組以及初投產機組，實現了主輔機設備的有效、可靠控制。

電廠熱工自動化技術應用的核心是自動控制系統，其主要由過熱器、省煤器、給水閥所組成，把工業生產過程之中的溫度、壓力、液位、濃度等多個因素進行自動化控制的系統稱為過程控制系統，這樣就能夠保障鍋爐在正常的溫度下安全運行，同時，汽包的水位穩定在一定的范圍。其中，測量變送器的主要功能就是用來測量被調量，同時，對于這種參數進行信號轉化，給定元件則是為了去設置被調量的給定值和電信號的，調節器能夠根據調量信號以及給定值比較后的偏差信號，遵循一定的控制指令規律傳送給執行器，執行器根據控制指令來改變調節量。所以，綜合來看，調節機構是指接受控制作用去改變調節量變化的具體設備，所控制的對象是被控制的熱工生產過程及其設備。

所以，電廠應用熱工自動化技術，不僅僅是電廠安全運行以及對于設備性能完善改造的主要手段，同時，也是電子技術與計算機技術迅速發展的產物。在發展的過程中，對主輔機的自動化設備也提出了更高的要求，除了要滿足安全、經濟的需求之外，還要符合廠站獨立經濟核算的實際要求，即廠站應用的“廠網分開、競價上網、同網同質同價”電力經營策略；新型自動化裝置要能夠與調頻調峰要求相適應，提升火電廠自身的控制能力。

但是目前所應用的電廠熱工自動化技術也存在著不足，故障離散性相對較大，很多環節都會存在著不穩定因素：例如保護信號取樣及配置方式、測量設備、控制設備、執行設備、電纜、電源、熱控設備以及技術人員外部控制等多種因素，都會導致其裝置故障、機組跳閘以及設備的損壞，嚴重時還會導致安全事件，機組運行參數異常波動等。所以，需要電廠提升自身的熱工自動化技術水平，在掌握熱工被控對象、變送器使用方法、執行器運行原理、調節器應用措施、熱工系統主要控制方式以及評價體系的基礎之上，有效實現技術提升與技術應用。

2 加強應用具體措施

2.1 優化單元機組分散控制系統的配置

在分散控制系統配置時，應該明確操作員站、工程師站、實時數據服務器以及通訊網絡之間的功能劃分，冗余配置應該可靠、安全。為了照顧到后續的檢修與維護環節，工程師站與操作員站都應該具備檢修功能，同時，還要增加單元機組集控室內的操作員站數量。而在配置控制器時，更應該嚴格遵循其分開配置的獨立性要求，不能為了便利日常操作而降低控制器的實際數量，因為系統配置的分散性能夠較好地提升對機組的保護，由此避免機組出現停運事故等現象時產生不可控制的損失。

配置細節上需要注意，比如水泵以及送風機需要配置在不同的控制器之中，一些冗余及組合的設備為了發揮其最大作用應該縱向組合。在同一個控制系統中，比如給煤機、磨煤機以及風門等都是在同一個控制器之內，這些控制配置全部完成之后，要確保參數的精準設置，保障重要監控信號不會因為故障問題而斷開監視聯系，加強對汽包水位、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度以及爐膛壓力的參數控制。

除了參數配置之外，IO信號需要配置在相應的模件上，重要的關鍵參數選擇三重冗余變送器測量，其余關鍵參數則可以使用雙重冗余變送器測量，保障并控制回路的輸出與輸入信號布置在同一個控制器的模件機柜之中，且其之間應該是互不干擾，相互隔離的，這也在一定程度上提升了模件輸入輸出信號的穩定性，避免因為電壓的傳入，而讓通道產生故障及損壞等現象。

對于DCS系統，在應用上應該滿足《熱工自動化系統檢修運行維護規程》《火力發電廠廠級監控信息系統技術條件》《全國電力二次系統安全防護總體方案》等相關法規的實際要求，DCS自身還需要達到電磁兼容的實際要求，并且結合其火力發電廠的實際運營需求，建立聲光報警系統，從而優化信號情況。根據通訊需求，平時應該采取ETS雙網的通訊系統，以此避免因為個別部分通訊故障而集體故障的現象，保證另一個通訊系統能夠正常工作。

2.2 明確應用類型

熱工自動化技術在發電廠中的應用主要體現在3個系統上，分別是DCS系統、自動控制系統以及熱工測量技術，這三種應用技術共同構成了熱工自動化技術，在發電廠的日常運營中發揮重要作用。DCS系統能夠有效結合局域網技術與發電機組，從而實現網絡化，加強對其他口令與信號的控制和處理；而自動控制系統則是主要對于各種參數進行調節，比如燃燒溫度、主汽溫度以及水位調節等，且在開環控制以及壓力控制方面也有著良好的表現。熱工測量技術則是利用檢測原理來實現壓力、流量以及液位的測量。所以，想要提升發電廠的熱工自動化技術，除了需要提升其機組的智能化，還需要讓技術人員明確技術要點，通過培訓、教學工作規范技術應用，實現熱工自動化技術的系統性應用。

2.3 不斷更新熱工自動化技術

除了傳統的熱工自動化技術之外，目前，我國也開發了全新的技術，比如SIS系統應用以及變頻技術應用，SIS系統能夠更好地對電廠信息進行數據交換與信息共享，其智能化與自動化體現在了設備故障的自我診斷與自我修復上，不僅僅能夠對數據進行采集、整理與存儲，同時，也能夠進行分析、判斷以及運行控制優化。變頻技術則是能夠在電力生產的過程之中，積極促進低速轉動力矩、動態速度，提升調整行為的范圍與精確程度，且交流變頻調速技術也通常會應用在高壓電機之上。從長遠的角度上看，變頻技術自身也具備節能減排的特征，是未來電廠熱工自動化技術的發展趨勢。

2.4 加強熱工保護系統，優化系統設備

在熱工保護系統的應用中，一般都遵循著“杜絕拒動，防止誤動”的配置原則，所以，為了進一步保護熱工系統，可以適當增加證實信號與報警系統，單獨設置觸發停機停爐保護信號的開關量儀表以及模擬量變送器，控制指令遵循有效保護的原則，按照一定的控制邏輯啟動跳閘繼電器。

在用于連鎖保護的通信網絡傳送的開關量點中，應優化加延時或上網點的形式，利用硬線連接的形式來減少信號的瞬時間干擾所造成的錯誤動作，提升信號的穩定性與可靠性，從根本上優化熱工的邏輯控制與設備的穩定程度。

2.5 提高設備自動化水平

熱控AGC控制是負荷調節的中樞系統，而鍋爐、汽輪機等的調節裝置是系統的“手”和“腳”，空有先進的控制系統而“手”“腳”不聽指揮是無法達到高效的負荷控制效果的，尤其是需要事先快速的二次、三次調峰的需求和面對調度系統嚴格的AGC考核。目前，大多數火電廠AGC控制策略主要采用負荷指令前饋PID反饋的調節方案，這種方案要求前饋控制回路的參數必須定得非常精確，機組對煤種穩定、機組設備穩定、機組運行方式成熟、調節系統的準確高效要求很高。如果設備控制能力較差，則整個控制會出現消除擾動能力差，易出現參數大幅波動及調節振蕩情況；機組負荷升降速率較低；燃料、給水等控制量波動大；主、再熱汽溫的控制品質相對較差等一系列的問題。

另外，引起上述問題的原因還有隨著機組工況和煤種的變化，機組被控對象的動態特性已變得越來越差，過程的滯后和慣性變得越來越大，對象非線性和時變性的特征也越來越明顯。在這種情況下，常規的AGC調節方案已很難協調好控制系統快速性與穩定性之間的矛盾。要從根本上解決上述問題，應將先進的控制技術，比如預測控制、神經網絡控制、自適應控制、模糊控制等技術應用到火電機組的優化控制中來，控制策略的質量取決于調節結構是否嚴格執行策略。

3 結束語

綜上所述，目前電廠在提升熱工自動化技術方面還有很大的發展空間，需要在明確發展現狀以及技術應用基本概念的基礎之上，加強對技術的研究以及技術的應用與掌握，細化參數配置細節，從而提升應用效果，保障電廠能夠在安全生產的前提下達到負荷控制的良好效果。