熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用與創(chuàng)新

鐘聰

【摘 ?要】隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展以及對(duì)電能需求不斷的增加，火電廠(chǎng)在我國(guó)的建設(shè)規(guī)模不斷的擴(kuò)大，其火電廠(chǎng)的熱工控制要求也隨之增高。本文就對(duì)熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用與創(chuàng)新措施進(jìn)行深入探討。

【關(guān)鍵詞】熱工;自動(dòng)化;火力發(fā)電;應(yīng)用

火電廠(chǎng)作為我國(guó)主要電力能源，火電廠(chǎng)的自動(dòng)化水平的高低直接影響火力發(fā)電的生產(chǎn)效率，因此對(duì)火力發(fā)電熱工自動(dòng)化控制新技術(shù)的探討研究具有重要意義。自動(dòng)控制技術(shù)、智能控制技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)的快速發(fā)展使得火力發(fā)電熱工自動(dòng)化控制技術(shù)有了很大的改變。自動(dòng)化控制新技術(shù)在火力發(fā)電中應(yīng)用將增加電能生產(chǎn)效率與提高火電廠(chǎng)運(yùn)行可靠性。

1、熱工自動(dòng)化技術(shù)概述

各類(lèi)的火力發(fā)電機(jī)組不斷的發(fā)展與成熟，造成了其內(nèi)部控制參數(shù)也產(chǎn)生了不斷的變化，變化過(guò)程豐富且復(fù)雜，我們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)、連續(xù)性等功能的運(yùn)行，需要對(duì)其采取一起相關(guān)的措施，對(duì)于火電廠(chǎng)的復(fù)雜控制是熱工自動(dòng)化技術(shù)得以推廣的重要內(nèi)容。我們對(duì)熱工自動(dòng)化的傳感、控制等設(shè)備與其集成系統(tǒng)進(jìn)行選進(jìn)的軟件與設(shè)備功能的開(kāi)發(fā)，對(duì)火電廠(chǎng)的自運(yùn)行實(shí)現(xiàn)其自化動(dòng)的監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)、自運(yùn)保護(hù)、順序控制等四個(gè)方面的主要功能。使用熱工自動(dòng)化技術(shù)可以對(duì)火電廠(chǎng)的運(yùn)行工況，與其運(yùn)行的參數(shù)，進(jìn)行起停是的狀況等進(jìn)行自動(dòng)的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)的檢查，這樣可以保證在狀況產(chǎn)生時(shí)，我們可以通過(guò)自動(dòng)的方式進(jìn)行自我的保護(hù)與處理，保證其運(yùn)行中的安全與連續(xù)性，對(duì)于發(fā)電廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行有效的保障，減少因故障與異常所造成的火電廠(chǎng)的生產(chǎn)停止，造成社會(huì)與經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的產(chǎn)生，所以熱工自動(dòng)化在火電廠(chǎng)的運(yùn)行中具有重要的作用。

2、火電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化主要內(nèi)容和現(xiàn)狀

自動(dòng)化是現(xiàn)階段各企業(yè)單位發(fā)展探索的主要方向。在電力企業(yè)中，熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用為店里事業(yè)提供了有效的發(fā)展平臺(tái)，是在火力發(fā)電的道路中慢慢發(fā)展而來(lái)的。熱工自動(dòng)化在目前主要包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)保護(hù)四個(gè)方面。⑴自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)檢測(cè)是熱力過(guò)程中溫度、壓力、流量、成份和液位等熱工參數(shù)的測(cè)量是采用自動(dòng)化儀表獨(dú)立完成，不需要工作人員直接參與控制之中。自動(dòng)檢測(cè)的應(yīng)用可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)火電廠(chǎng)工作中存在的各種不足和問(wèn)題，并且對(duì)火電廠(chǎng)機(jī)組的運(yùn)行情況及時(shí)調(diào)整。⑵自動(dòng)控制是應(yīng)用自動(dòng)控制裝置視線(xiàn)火電廠(chǎng)機(jī)組中某些過(guò)程和設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行和調(diào)節(jié)，確保機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。⑶自動(dòng)報(bào)警指的是在無(wú)人控制的情況下對(duì)機(jī)組運(yùn)行中偏離參數(shù)控制情況下提示工作人員進(jìn)行調(diào)整和糾正，以便發(fā)生重大的故障和事故。⑷自動(dòng)保護(hù)是熱工參數(shù)超過(guò)限定值或者相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行條件無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的時(shí)候應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行自我修復(fù)和控制，或者采取終止工作，避免事故的擴(kuò)大和損傷。目前，我國(guó)在火力發(fā)電加強(qiáng)了技術(shù)改革，現(xiàn)階段的火電廠(chǎng)熱動(dòng)自動(dòng)化已經(jīng)得到了很大的發(fā)展。從自動(dòng)裝置看，組裝儀表已經(jīng)向現(xiàn)在的數(shù)字儀表發(fā)展，系統(tǒng)控制設(shè)備也提升到了新的檔次，一些機(jī)組有專(zhuān)門(mén)的小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)督和控制，配以CRT顯示，監(jiān)控水平較以前大大提高;在局部應(yīng)用控制與熱工保護(hù)方面都取得了良好的效果;協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的采用是大型火電機(jī)組控制系統(tǒng)發(fā)展的另一重要特點(diǎn)，我國(guó)的大型發(fā)電機(jī)組和引進(jìn)的發(fā)電機(jī)組都使用了注意控制系統(tǒng)。這一系列的進(jìn)步都使我國(guó)的電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的高速發(fā)展。

3、熱工自動(dòng)化技術(shù)改進(jìn)措施

3.1無(wú)線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用

火力發(fā)電廠(chǎng)的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)多是具有有線(xiàn)的鏈接，所以在進(jìn)行其控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架設(shè)時(shí)需要大量的電纜進(jìn)行布設(shè)。這就造成了許多不便，其一，提高了控制成本，造成了大量資金的使用。其二，控制網(wǎng)絡(luò)變得結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且對(duì)于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)網(wǎng)時(shí)的難度不斷的增加。所以在這種情況下，如果我們使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)，可以對(duì)其架設(shè)的成本進(jìn)行降低，也可惟對(duì)其網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單化的處理，對(duì)其網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)求構(gòu)的可拓展性能進(jìn)行加強(qiáng)，提高自動(dòng)化的水平。并且我們可以通過(guò)對(duì)無(wú)限測(cè)量技術(shù)的使用，對(duì)火力自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的無(wú)限測(cè)量技術(shù)進(jìn)行提高，保證其檢測(cè)的水平與檢測(cè)的質(zhì)量，對(duì)于熱工自動(dòng)化的控制水平與質(zhì)量進(jìn)行較大范圍內(nèi)的提升。

3.2SIS系統(tǒng)的應(yīng)用

與DCS系統(tǒng)不同，SIS系統(tǒng)是進(jìn)行企業(yè)管理的，是一種具有分散控制的系統(tǒng)，對(duì)于企業(yè)內(nèi)部的分散控制進(jìn)行有效的整合，使得企業(yè)內(nèi)部不同的分散系充可以進(jìn)行彼此間高效的組合。首先可以對(duì)火力發(fā)電廠(chǎng)內(nèi)的不同管理的系統(tǒng)間進(jìn)行兼容，另外對(duì)于企業(yè)內(nèi)部的分散系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換能力，信息的共享能力，對(duì)于數(shù)據(jù)的分析處理能力，進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與監(jiān)控能力的提升。其次，對(duì)于內(nèi)部的分散信息分析與處理，通過(guò)顯示這種處理結(jié)果為企業(yè)的決策者提洪相關(guān)的數(shù)據(jù)支持，對(duì)管理所做出的決策的正確性進(jìn)行保證?；鹆Πl(fā)電廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)熱工自動(dòng)化的技術(shù)，可以有效的保證其發(fā)展的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

4、DCS的發(fā)展趨勢(shì)與發(fā)展方向

4.1自律分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

作為現(xiàn)代化的火電站熱工技術(shù)中的一項(xiàng)重要發(fā)展項(xiàng)目的自律分部控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自律可協(xié)調(diào)性與自律可控性的有效統(tǒng)一。自律可協(xié)調(diào)性，是指在任何系統(tǒng)出現(xiàn)不良情況與問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)自身的狀態(tài)，并在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)對(duì)各系統(tǒng)設(shè)備的協(xié)調(diào)與控制。自律可控制是在該系統(tǒng)中任何環(huán)節(jié)或任何系統(tǒng)部件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，其他環(huán)節(jié)或系統(tǒng)部件能夠在自我保護(hù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)控制自身的狀態(tài)。自律DCS與當(dāng)前使用的DCS有著明顯的不同：當(dāng)前使用的DCS主要分為層次分布與水平分布兩種類(lèi)型。當(dāng)前者上位子系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，下位子系統(tǒng)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)，當(dāng)其能在局部范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)局部控制，有自律控制性但缺乏有效的協(xié)調(diào)性;后者的子系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，其他的子系統(tǒng)還能夠繼續(xù)運(yùn)行，不會(huì)受到存在問(wèn)題的子系統(tǒng)的影響，但是在這種狀態(tài)下，各子系統(tǒng)之間無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交換，不能彼此進(jìn)行控制，因此，這一系統(tǒng)類(lèi)型具有協(xié)調(diào)性但缺乏控制性。

4.2過(guò)程控制儀表

隨著DCS的推廣應(yīng)用，常規(guī)過(guò)程控制儀表的應(yīng)用范圍日益縮小。今后過(guò)程控制儀表的主要發(fā)展方向是在FB支持下應(yīng)用各種智能變送器和智能執(zhí)行器。隨著環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，各種用于分析和監(jiān)測(cè)電廠(chǎng)排放物的分析儀表逐年增加，這些儀表的構(gòu)造復(fù)雜，價(jià)格很高，使用和維護(hù)亦比較困難。同時(shí)，國(guó)內(nèi)介紹這方面儀表的書(shū)藉很少。這些因素造成了分析儀表不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。這不但造成大量投資浪費(fèi)，而且對(duì)我國(guó)的自然環(huán)境造成了威脅。相反，國(guó)外電廠(chǎng)非常重視這些儀表的使用、運(yùn)行和維護(hù)，它們已經(jīng)成為整個(gè)發(fā)電機(jī)組中一個(gè)不可缺少的重要的組成部分。

4.3人工智能和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

在未來(lái)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將逐漸采用人工智能的研究成果。模式控制系統(tǒng)正在走向?qū)嵱秒A段。在傳統(tǒng)的溫度、壓力控制系統(tǒng)中，是以某點(diǎn)的溫度或壓力作為測(cè)量控制的依據(jù)。但在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，常常并不是只需單純控制某一點(diǎn)的溫度和壓力，而是要控制某一溫度場(chǎng)中的溫度分布或某一壓力容器內(nèi)的壓力分布，其控制量也是分布在某一空間上的模式控制。

5、結(jié)束語(yǔ)

火電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化控制作為一項(xiàng)現(xiàn)代化的控制技術(shù)，有著廣闊的發(fā)展前景，在火電廠(chǎng)中所有自動(dòng)化系統(tǒng)都需要一套合理的設(shè)計(jì)，以保證各控制系統(tǒng)的順利運(yùn)行。我們應(yīng)該在現(xiàn)有的發(fā)展基礎(chǔ)上努力的開(kāi)發(fā)與我國(guó)實(shí)際國(guó)情相協(xié)調(diào)和協(xié)助系統(tǒng)。在分布控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)上要以可靠性分析為依據(jù)，運(yùn)用新型的設(shè)計(jì)管理和控制理念。另外還應(yīng)逐漸在工程設(shè)計(jì)中采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的方式，并積極開(kāi)展人工智能在火電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化中的使用，為其未來(lái)的發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張?zhí)炝?常見(jiàn)火電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)[J].山西冶金，2016，（1）.

（作者單位：大唐琿春發(fā)電廠(chǎng)）