電廠熱工自動化技術及其應用分析

董志豪　劉國棟

摘 要： 隨著科學技術的發展，我國電力系統自動化程度越來越高。電廠熱工自動化隨火力發電技術的發展而不斷進步，是我國的電力系統的重要組成部分。目前，我國電廠熱動自動化已經得到了很大的發展。為此，本文在充分掌握電廠熱工自動化基本概念的基礎上，對電廠熱工自動化技術構成、應用現狀及發展進行了分析與探究。

關鍵詞： 電廠;熱工自動化技術;基本概念

當今的世界是變革中的世界，當今的中國是變革中的中國。電力工業是國民經濟的基礎產業和重要的公用事業，隨著經濟的發展對電力的依賴程度越來越高，電力產業的發展也越來越為重要。在上世紀80年代末以來，以引入競爭機制為特征的電力市場化改革在世界范圍內展開，我國的電力市場環境也隨著進行變化，陸續進行了廠網分離、競價上網、以熱定電等機制改革，電力工業市場產生了巨大的變化。如何在這種變革的環境中生存及持續發展，是擺在每個電力企業面前的重要問題。科技的發展，不斷提高我國的電力系統自動化水平，與之相應的電廠熱工自動化也不斷進步。從自動化設備來看，數字儀表逐漸取代過去的組裝儀表，控制設備更加精良;引入計算機后，可以實時監控機組設備的運行狀態，直觀顯示監控畫面，提高了工作效率;大力推廣并發展電廠熱工自動化技術勢在必行。

一、電廠熱工自動化的基本概念

所謂電廠熱工自動化，是指采用自動化控制裝置和儀表等對電廠的熱力過程進行操作，它無需人員參與操作和監視過程。可見，電廠熱工自動化技術解放了勞動力，有利于提高發電機組運行的安全性和經濟性。具體而言，該技術涉及以下幾個方面：

1、自動檢測。在熱力操作過程中，流量、成分、液位以及溫度等是主要的運行參數，通過自動化儀表對這些參數進行自動測量;自動檢測各項運行參數是保證機組穩定運行的核心，通過反饋環節還可以實現參數的自動調節，并在必要時及時給出報警信號。

2、自動控制。通過自動控制裝置，可以對部分生產過程進行控制和調節，主要有自動調節、順序和遠方控制之分。

3、自動報警。在自動檢測過程中，一旦出現熱工參數與規定值偏差較大，將會給出報警信號提醒工作人員及時處理。

4、自動保護。當熱工參數在限定值以外時，或設備的運行條件不滿足要求，相應的自動控制裝置將會終止生產過程，實現自動保護。

二、電廠熱工自動化技術的構成

對電廠的熱工自動化技術構成進行分析，由兩個環節組成：

1、監控和管理信息系統

該系統的主要作用是對系統與DCS間的數據交換進行管理，其實現的功能包括：采集和存儲數據、監控及分析數據、分析性能等。監控和管理信息系統具有較強的軟件功能，生產時可以依據具體情況啟動所需功能。自該系統投入運行以來，由于對軟件系統還較為陌生，很多電廠僅僅運行到了該系統的一些簡單功能，如：采集數據、打印報表等;一些深化功能并沒有得到實施，如：優化運行方式、實現經濟優化控制、設備故障診斷等。

2、分散控制系統

該系統的應用具有里程碑意義，它基于計算機技術在局域網絡中得以功能實現。在該系統中，局域網類似于一個實時數據控制端，能夠對單元機組進行監控。該系統在我國的火電廠中得到了廣泛的應用，其技術仍有較大發展空間。

三、電廠熱工自動化技術應用現狀及趨勢

1、單元機組監控智能化

單元機組DCS的普及應用，使得機組的監控面貌煥然一新，但是它的監控智能化程度在電力行業卻沒有多大提高。雖然許多智能化的監視、控制軟件在國內化工、冶金行業中都有較好的應用并取得效益，可在我國電力行業直到近幾年才開始有所起步。隨著技術的進步，火電廠單元機組自動化系統的智能化將是一種趨勢，因此未來數年里，實現信息智能化的儀表與軟件將會在火電廠得到發展與應用。具體包括：儀表智能管理軟件、閥門智能管理軟件、重要轉動設備的狀態智能管理軟件、智能化報警軟件的發展與應用。

2、單元機組監控集中布置

過去一個集控室的概念，通常為一臺單元機組獨用或為二臺機組合用，電子室分成若干個小型的電子設備間，分別布置在鍋爐汽輪機房或其它主設備附近。其優點是節省了電纜。但隨著機組容量的提高、計算機技術的發展和管理水平的深化，近幾年集控室的概念擴大，出現了全廠單元機組集中于一個控制室，單元機組的電子設備間集中，現場一般的監視信號大量采用遠程i/o柜的配置方式趨勢，提高了機組運行管理水平。

3、APS技術應用推廣

APS是機組級順序控制系統的代名詞在機組啟動中，僅需按下一個啟動控制鍵，整個機組就將按照設計的先后順序、規定的時間和各控制子系統的工作情況，自動啟停過程中的相關設備，協調機爐電各系統的控制在少量人工干預甚至完全不用人工干預的情況下，自動地完成整臺機組的啟停。但由于設備自身的可控性和可用率不滿足自動化要求，加上一些工藝和技術上還存在問題，需要深入地分析研究和改進，所以目前燃煤機組實施APS系統的還不多見。

4、過程控制軟件優化應用

進一步提高模擬量控制系統的調節范圍和品質指標，是火電廠熱工自動化控制技術研究的一個方向。雖然目前有關自適應、狀態預測、模糊控制及人工神經網絡等技術，在電廠控制系統優化應用的報道有不少，但據筆者了解真正運行效果好的不多。隨著電力行業競爭的加劇，安全、經濟效益方面取得明顯效果、通用性強、安裝調試方便的優化控制專用軟件將會在電廠得到親睞、進一步發展與應用。sis系統將結合生產實際進行二次開發，促進自身應用技術走向成熟，在確保火電廠安全、環保、高效益，和深化信息化技術應用中發揮作用。

5、輔助車間集控得到全面推廣

隨著發電廠對減員增效的要求和運行人員整體素質的提高，輔助車間通過輔控網集控將會得到進一步全面推廣。但在實施過程中，目前還存在一些問題，比如確保通信信號的可靠性、接口連接協議等。

6、無線測量技術的應用

無線測量技術能監視和控制運行過程中發生的更多情況，獲得關鍵的工藝信息，整合進入DCS。除節省大量安裝成本以外，還將推動基本過程和自動化技術的改善。如供熱、供油和煤計量，酸堿、污水區域測量等，都可能通過無線測量技術實現遠程監控。

7、機組檢修維護方式的改變

隨著電力市場的競爭，發電企業將趨向集約化經營和管理結構扁平化，為提高經濟效益，發電企業在多發電，以提高機組利用小時的同時，將會通過減少生產人員的配備，密切與外包檢修企業之間的聯系，讓專業檢修隊伍取替本廠檢修隊伍的方式來提高勞動生產率。因此檢修維修工作社會化將是一種趨勢。此外DCS的一體化及其向各功能領域滲透，提高電廠整體協調和信息化、自動化水平的同時，也將會使電廠原專業間及專業內的分工重新調整，比如熱工與電氣二次回路的專業劃分打通。為了降低成本，電廠不再保持大批的檢修維修人員，因此檢修維護方式也將因此而改變，比如讓生產廠家和代理公司承擔DCS和相關設備的檢修工作。

四、結束語

綜上所述，火力發電廠熱工自動化的主要任務是以火力發電過程中數據的測量、信息的處理、設備的自動控制、報警和自動保護為基礎，通過自動化系統的控制來達到無人操作的過程。在火力發電廠生產過程中為了使發電設備的安全有所保障，需要對設備進行自動化控制，以避免重大事故的發生，同時也減少了一定的人力資源。總體來講，熱工自動化系統的發展趨勢是高速化、智能化、一體化和透明化。隨著科學技術水平的發展與進步，為熱工自動化系統的進一步發展提供了不斷拓展的空間。

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