熱工自動化技術在火力發電中的應用與創新

祖可云 王元龍 萬露 衛文燦

摘要：隨著電子通訊技術和自動化技術的持續發展，熱工自動化技術的應用范圍也所有拓寬，并成為我國電力建設過程中必不可少的技術手段。它的應用，不僅使火力機組具有的潛能得到了充分的發掘，而且也為以機、電、爐為主體的發電模式的建構與實現提供了必要條件，是供電質量和效率的有效保障。同時，熱工自動化技術的應用，推動了火力發電中生產模式和管理模式的不斷強化與發展，使發電成本得到了控制，與此同時，發電效率也有所提高，是電力生產與管理實現自動化的重要標志，對火電廠的可持續發展產生了不可估量的影響。

關鍵詞：熱工自動化;火力發電;應用;創新

在科學技術飛速發展的大環境下，電力自動化技術在火力發電廠中的應用逐漸廣泛，推動了火力發電廠的自動化發展。同時，借助火力發電廠數據通信收集這一渠道，使技術發展逐步邁向更廣闊的新型領域。與傳統火力發電系統對比而言，電氣自動化系統主要是以計算機網絡監控為依托開展的各類測量、監控和保護工作，加快了現場總線工業技術和網絡融合發展的實現。

一、熱工自動化技術在火力發電中的應用

（一）熱工測量技術的應用

火力發電廠運行過程中的溫度測量、壓力測量等都是借助熱工測量技術來完成的[1]。一般而言，在熱工測量控制系統中，各類型的測量元件和信號傳感器是進行各類參數測量、采集的常用方式。就目前溫度測量技術而言，在電力行業就地溫度測量通常采用基于金屬線膨脹原理的雙金屬溫度計;遠程溫度測量采用熱電阻、熱電偶測量元件，其測量信號可以直接送入相關控制系統卡件，無需進行信號轉換。在壓力測量方面，就地壓力顯示和測量通常采用基于應變原理存在的膜片和彈簧管構成的壓力表;而遠程壓力測量采用以微處理器為基礎的智能型產品，主要由膜盒、智能電器轉換部件組成，其中膜盒元件可以采用電容式、壓阻式或單晶硅諧振式。在針對流量進行檢測時，主要采用基于節流原理的差壓測量方式;目前隨著技術的發展，電磁流量計、超聲波流量計、渦街流量計等在電力行業中也有了廣泛的應用;而對于一些大流量的主蒸汽流量測量時，通常采用基于弗留格爾公式的間接計算方式，以減少節流損失，提高機組經濟性。對于液位測量來講，通常采用磁翻板、差壓測量、超聲波、雷達等測量方式，輸出信號以4～20mA電流信號為主。

（二）自動控制和其系統的應用

三沖量系統和串級系統與汽包水位自動調節系統之間有著緊密聯系，可以說，想要使汽包水位調節系統正常運行，就必須加大對上述兩個系統的重視。以大機組為對象來講，可以以具體的負荷情況為依據推動單沖量和三沖量之間的自由切換，這也是實現自動調節目的的主要依托。

燃燒控制系統有著至關重要的作用，此作用不僅在機組運行中得以體現，而且對鍋爐的調節保證其高效燃燒也是其較為突出的功能。鍋爐燃燒時，會存在由爐膛產生的負壓和送風機產生的正壓等兩種形態的壓力，而這兩種形態又是截然相反的，必然會導致沖突的出現，所以，在針對燃燒控制系統予以設計時，調節工作必不可少。此外，負荷值的變化會受到風和煤加入順序的影響。如果想要在固有基礎上提升其負荷值，那么就要采取先加風再加煤的方式。相反，如果想要降低負荷值，就需要對煤予以減少，并以此為基礎來減風。

借助熱工自動化技術實現對主汽溫度調節與控制的過程中，串級是其最常依托的一種主要形式，主要是在此基礎上來對水溫予以控制并得到相應的降低，以此達到調節與控制的目的。然而，雖然調節過程能夠得以實施，但是調節措施必然會帶來時間上的延遲。這種延遲狀態通過多個環節累計，就會直接對主氣調節產生影響，其準確性也無法得到保障。因此，想要解決這一問題，史密特時間預估算法或模糊控制等先進控制算法是一種可選方案，也是規避由時間誤差導致主氣調節準確性受影響的有效方法。同時，想要對機爐負荷予以科學的控制，鍋爐跟隨方式、汽機跟隨方式等都是可以采取的控制方法。如果受特定因素影響制約了自動化控制的順利進行，那么就需要將汽機主控調整為手動控制的形式。

（三）DCS系統的應用

DCS系統在火力發電機控制工作中有著較長的時間，其是基于計算機技術和局域網技術快速發展的基礎上而建立的，是控制系統的一種具體形式。正是借助發電機組和局域網兩者建構起來的聯系關系，以此實現對整個控制系統的網絡化控制。同時，DCS系統是由多個微處理器建構而成的，且各個微處理器都有屬于自己控制的范圍，獨立性較為明顯[2]。如果其中一個控制范圍出現問題或故障，那么其產生的影響也只涵蓋微處理器這一范圍內的設備，有效避免了因某一故障而連帶系統其它部門受到影響的情況。此外，針對DCS系統設計時，還要以經濟型原則為主要遵循，來對控制室面積和儀表盤尺寸予以合理掌控，這不僅節省了電纜的使用量，以此帶動整體成本投入的降低，而且對提升火力發電廠的經濟效益也有重要作用。

二、熱工自動化技術在火力發電中的創新

（一）單元機組監控逐步實現智能化

可以說，單元機組將逐步實現智能化是以單元機組為主體的明確的發展方向。然而，目前我國單元機組智能化發展還缺乏應有的成熟性和全面性，起步階段特征明顯。但是在相關技術快速發展的背景下，無論是單元機組控制中的信息智能化儀表還是軟件其必將擁有廣闊的發展前景，這也是推動單元機組監控智能化得以實現的基礎所在。

（二）對過程控制軟件予以優化

縱觀當下火力發電廠的自身發展可以看出，新技術在控制系統中的應用逐漸廣泛起來，從一定程度來講，這也給控制系統的調節范圍和品質指標的優化提供了重要幫助。然而，從客觀角度而言，雖然新技術的應用能夠起到一定的效果，但是其對整體控制系統運行效果則沒有明顯的改變與幫助。在此背景下，就要加大對控制軟件的開發力度，其中燃燒控制軟件、蒸汽溫度調節軟件等的開發尤為重要，不僅可以簡化安裝和調試工作，而且對整體控制系統的優化也具有不可否認的重要意義，對推動火力發電廠經濟效益和安全生產能力來講也有重要的促進作用。

（三）針對單元機組監控系統實施集中化布置

單元機組監控系統物理布置集中化是以集控室概念為基礎，并對其進行的進一步延伸[3]。經過改革的集控室概念除了囊括電子設備間等必要內容外，還向整個單元機組進行了拓展，一方面推動了單元機組電子設備所具有的物理布置更加步入集中化的發展態勢中，另一方面，也為一般的監控信號以遠程I/O柜的配置方式集中化提供了可能。在此背景下，使得廠房的物理空間得到最大化運用，電纜的需求量得到了有效的控制，同時，在機組運行管理過程中其水平也有了穩步增長，是提升電力企業自身效益的一種有效方式。

（四）應用無線測量技術

無線測量技術在測量系統中的應用，必須以無線測量技術和DCS技術的整合為前提，從而使測量系統中存在的各類問題得到全面且有效的解決。同時，不斷豐富現有的關鍵工藝信息或內容，是加快熱工自動化技術得以完善和發展的關鍵措施。此外，無線測量技術的應用，會實現成本的合理控制，有效減少了成本投入，而且也為遠程監控的實現提供了必要條件，基于此背景下，火力發電廠的應用必將獲得更為廣闊的發展。

結束語

綜上所述，在社會快速發展的背景下，熱工自動化技術也在逐步朝著更成熟、更完善的方向發展。尤其是在新技術和新工藝層出不窮和廣泛應用的背景下，給火力發電廠中的各項技術更新提供了必要條件，既推動了火力發電廠的自動化水平，又保證了其安全性和穩定性，對提升火力發電廠經濟效益也有積極意義。

參考文獻

[1]檀煒.熱工自動化技術在火力發電中的應用與創新[J].工程建設與設計，2018（19）：161-163.

[2]伍靜，謝再虎.熱工自動化技術在火力發電中的應用與創新[J].科技創新與應用，2016（06）：141.

[3]廖植.熱工自動化技術在火力發電中的應用[J].中國高新技術企業，2016（06）：47-48.

[4]淺析熱工自動化技術在火力發電中的創新與應用[J].程佳，沈翔，程鈺麒.科技資訊.2013（14）