熱工自動化控制設備在火電廠中的安裝與調試

王芃達

（國家電投集團能源科技工程有限公司，上海 200233）

0 引言

隨著社會經濟的不斷發展和居民生活水平的提高，人民的用電量大大增加。社會生活中用電需求的不斷增加要求供電企業必須不斷完善發電系統體系，維持其可靠性和安全性，在根本上提高發電效率，提高資源的利用率，實現可持續性發展[1]。國內的發電方式多種多樣，其中最為穩定成熟的發電技術就是火力發電技術。單純的使用火力發電蒸汽爐，資源利用率低。新建火力發電機組主要分布在國內的重要煤炭工業基地，這些地區豐富的化石能源給火力發電提供了新的發展機遇，而火力發電的效率也成為火力發電能否繼續占據主導地位的重要制約因素[2]。目前對于火電廠來說，主要通過熱控自動化設備進行控制發電，供電企業應當注重對系統的安裝和調試，保障系統的順利運行。

1 火電廠熱工自動化控制設備的發展現狀

火電廠的熱工自動化控制設備主要有兩部分組成，第一部分是控制鍋爐蒸汽設備，第二部分是輔助發電的設備。火力發電在國內的發展起步較早，并且建立了較多較為大型的火力發電廠。之前單純地使用火力發電蒸汽爐，通過能源的轉化，然后輸送給各個地區之中。在這個過程中，由于之前的資源利用率低，對于一些化石能源的開采程度較為復雜，因而隨著科技的發展，熱工自動化控制設備逐漸向數字化、智能化、聯動化、高效化的方向發展[3]，主要就是將一些原來單一的控制系統變成更多實現更加具體功能的控制系統，體現了智能化方向。在對現階段比較先進的火力發電廠調查的過程中發現，對于很多熱工自動化控制裝備都有了遠程控制系統，就是可以將零星的火電分廠集中起來，對其進行集中控制。雖然建設的地域相差較多，但是由于智能化的不斷發展，通過遠程控制可以極大地提高各個分部的火電廠之間的協調配合，對于不同的區域用電也不需要另外進行調動，這樣可以方便全國各地需要火力發電居民和企業的用電需求，而聯動性也成為當今火力發電的一個重要特點。由于熱控自動化機組的系統是十分龐大的，需要各個設備進行聯合配合使用，所以在這個過程中充分發揮設備系統之間的聯動性將會極大地提高整體的發電效率，提升資源的利用率，改善整體的服務質量，實現清潔能源的高效使用，使火力發電在國內各個發電方式之中占據較為重要的位置。對于火力發電熱控自動化設備來說，也將會向清潔性，高效性方向發展[4]。

2 熱工自動化控制裝備調試安裝過程中存在的問題分析

2.1 火電廠在運行過程中安全性、穩定性存在問題

火電廠在運行過程中要時刻注意安全第一，尤其是對于熱量的處理是關鍵問題。如果熱量不能及時有效地釋放出來，將會使火電廠壓力容器的壓力急劇增加，這樣就會產生一定的安全隱患，并且在這個情況下化石能源燃燒傳熱容易產生一些污染的氣體，如果流入到外界之中將會給大氣造成污染。在對一些火電廠進行調研的過程中發現，很多火電廠的鍋爐自動控制設備并沒有定期進行維護，鍋爐等的安全性能不能得到保障，導致在能量轉換的過程中出現了燃燒不徹底，能量轉換過程中能量損耗嚴重，從而造成了大量的能源浪費。

2.2 控制鍋爐蒸汽設備以及輔助設備之間的配合不完善

發電過程主要是通過鍋爐受熱產生蒸汽，然后進行能量轉換，將熱能轉化為電能，在這個過程中會發生較多的物理以及化學變化，易發生安全事故，因此對鍋爐設備的控制是十分重要的。但是在這個過程中，鍋爐蒸汽設備和輔助設備并沒有一個可以進行自動化操作的控制系統將兩者緊密地結合在一起，使其更好地進行配合，從而不能在根本上減少資源的浪費，實現資源的循環利用。大多數的輔助設備雖然存在著這個功能，但是或多或少都存在著這樣或那樣的問題。如果兩者不能及時有效地進行配合會影響火電控制系統的服務質量，進而影響火電廠的順利運行；輔機動能轉化利用率不高，進而影響轉換發電的效能與化石能源的利用率，從而對自動化系統的技術改進等帶來巨大的不便。

3 火電廠熱工自動化控制設備的安裝

3.1 熱工自動化控制設備安裝環境的選擇

首先，火電廠的熱工自動化控制設備安裝時，要與相關的土建工作進度保持一致，在設備安裝前，要保證火電廠的其他土建項目已經完成。同時熱工自動化控制設備在使用過程中，要求空氣中的粉塵含量要低，因為粉塵含量偏高會對設備信號產生一定影響。經過實踐發現，設備安裝完成后，若土建工作沒有完成，不僅會對發電效果產生一定的影響，也會對設備的使用產生影響。其次，在設備安裝過程中，應該適當進行空氣粉塵處理，這樣既能有效降低空氣中的粉塵含量，又能有效提升熱工自動化控制設備的安裝質量。最后，熱工自動化控制設備的安裝位置也非常重要，在位置的選擇上，要確保周圍不能存在較大的電磁設備，如熱控電子間就不能允許電壓超過220V 的機柜存在。

3.2 硬件設備的安裝

火電廠熱工自動化控制系統本身是一個龐大且復雜的系統，整個系統由若干個子系統構成，每個子系統又主要由3 部分組成：包括檢測設備、執行設備以及控制反饋設備等，各個子系統之間相互協調配合，共同完成工作。熱工過程參數的獲取需要安裝一些滿足量程、符合精度要求的檢測設備，如同人類的感官，即自動化儀器儀表，安裝之前必須經有相關儀表校驗資質的單位進行校驗，然后按規程規范取樣安裝。執行設備如同人類的手足，最典型的就是電動、氣動執行器，接收控制器指令進行開關或調節，它的安裝重點要考慮到檢修的方便性，對問題設備的維修要方便快捷。控制反饋設備如同人類的大腦及神經，設備主要是DCS 系統，在傳輸的過程中容易受到各種信號的干擾，因此屏蔽干擾信號和接地是安裝關注的重點，系統設計采用分散并聯回路，同時冗余配置，彼此之間雖然密切關聯，相互配合，但是某一個設備出現問題時不會影響到其他設備的正常運行，這樣可以保證系統長期穩定地運行。另外，本身火電廠熱控自動化首先還要保證熱量的穩定安全可控，通過一些計算機設備控制運行算法，如經典的PID 算法，可以讓熱量始終保持在一個穩定安全的范圍之內，既保證傳輸電量的數值范圍，又避免出現兩極化，避免因熱量過大出現危險事故，熱量過小會導致傳輸成本增加，能源利用不徹底，傳輸能力降低。

圖1 火電廠自動化控制授時系統Fig.1 Thermal power plant automatic control time service system

4 火電廠熱工自動化控制設備的調試

4.1 熱控自動化動態檢測調試

火電廠熱控自動化調試的整個過程要分步進行，依次是單體調試、分系統調試、系統調試等。火災報警系統是電廠最為重要的自動控制系統，從應用角度來說，電廠是否能夠避免發生火災問題，或者說發生火災后能否做到快速響應，很大程度上與探測器的好壞有關。在進行機器調試的過程中要做到：1）真實模擬火災現場發生情況，盡可能檢驗出感溫感煙探測器零件及整體的質量問題；2）受現場條件影響，信號傳輸難以保證正常，影響系統運行，真實模擬同時應檢測出此類問題的存在；3）要注意調整改善系統整體的綜合性能，通過調試實踐達到最優。

電網安全重中之重，時鐘統一是關鍵，授時系統如圖1 所示。

圖1 中，火電廠的自動控制系統是由若干小系統組成，在進行設備的上電調試前，首先進行供電系統的檢查與調試，這個系統協調由省級較大的火電廠自動化系統發出供電信號，此時各個小型的火電廠自動控制系統接收信號[5]，時刻保持時間和操作的同步，如果哪一個系統出現問題，就會及時反饋給主控制系統設備，這樣就能夠及時準確地發現自動化控制設備的故障點，排除妨害等。

4.2 調試過程中的維護工作

在對熱控自動化設備進行調試的過程中，還要實時對熱控自動化設備進行定期定點的維護。由于整個的熱工自動化控制系統所需要的元件數量龐大，在調試過程中需要注意各個設備的使用操作規程，需要操作工人按照標準規范操作要求對其進行操作，為了可以讓更多的設備應用能更長時間的工作，需要人員分工明確，專人負責專門的熱控自動化設備，從而可以在調試的過程中及時發現設備存在的問題，能夠及時對問題設備進行維修，從而采取有效而具體的措施，避免工作運行過程中的大量資源浪費。

5 結束語

綜上所述，隨著社會生活中用電需求的不斷增加要求供電企業必須不斷創新改革，不斷完善發電系統體系，維持其可靠性和安全性，在根本上提高發電效率，提高資源的利用率，實現可持續性發展。熱工自動化控制系統的安裝和調試在整個火電廠建設的過程中占據著舉足輕重的地位，對最終電廠運行是否順暢起著關鍵性作用，應該予以重視以及更多的關注。