發(fā)電廠自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)研究

周世元

摘要：中國的工業(yè)化始終在推動(dòng)改革，為跟上不斷變化的社會(huì)進(jìn)步與競爭激烈的市場的步伐，電力公司就應(yīng)堅(jiān)持展開改革及革新，以最大化地提升設(shè)備的安全程度與有效性。從目前的角度來分析，智能自動(dòng)化控制技術(shù)的進(jìn)步就極大地提升了發(fā)電公司的效率。自動(dòng)化控制技術(shù)在火力發(fā)電廠中的運(yùn)用也日益變成公司所重視的重點(diǎn)。自動(dòng)控制技術(shù)在火力發(fā)電廠中的運(yùn)用就使公司能夠在開發(fā)中堅(jiān)持進(jìn)行改善與革新，并在整個(gè)領(lǐng)域中占據(jù)優(yōu)先位置。

關(guān)鍵詞：火電廠;熱工儀表;自動(dòng)化技術(shù);應(yīng)用

目前，自動(dòng)控制技術(shù)在火力發(fā)電廠中的運(yùn)用非常重要。首先，自動(dòng)化控制技術(shù)就突出了“自動(dòng)化”，因此自動(dòng)化控制技術(shù)運(yùn)用就能夠降低人工操作導(dǎo)致的設(shè)備損壞與問題，提升電廠設(shè)備的安全程度與可靠陳固定，并提升電源的穩(wěn)定水平。其次，自動(dòng)化控制技術(shù)為一項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品支持設(shè)備與設(shè)施的先進(jìn)水平更有嚴(yán)格的要求，從而推動(dòng)了火力發(fā)電廠的現(xiàn)代化。再次，自動(dòng)控制技術(shù)就具有非常高的經(jīng)濟(jì)效益，能夠科學(xué)地組織和使用設(shè)備，系統(tǒng)和人員，提升資源使用率，減少成本，并為電力公司提升經(jīng)濟(jì)效益。

1工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1加強(qiáng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)管控能力

伴隨信息技術(shù)的快速進(jìn)步，“大數(shù)據(jù)”時(shí)代就已經(jīng)悄然來臨。擁有數(shù)據(jù)資源就是把握客觀事物的未來方向，抓住事物發(fā)展的機(jī)遇。因此，工業(yè)公司就必須全面理解，集成，提取，存儲(chǔ)和處理并利用數(shù)據(jù)資源，為公司做合理的業(yè)務(wù)決策提供基礎(chǔ)，自動(dòng)化儀器存在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集，集成和處理功能，可以幫助工業(yè)公司增強(qiáng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理和控制水平。

1.2提高生產(chǎn)效率

在工業(yè)公司以前的制造階段中，就必須遵守要求的制造規(guī)范和計(jì)劃，以保證工業(yè)加工與制造逐步有序地進(jìn)行。盡管這類產(chǎn)品制造的想法能夠保證業(yè)務(wù)運(yùn)營的順序，但它比較理想化，并導(dǎo)致了產(chǎn)品的加工和制造部分缺少靈活性，不能適應(yīng)工業(yè)公司產(chǎn)品加工的實(shí)際情況，影響了公司生產(chǎn)制造的整體效果，工業(yè)自動(dòng)化儀器的運(yùn)用就可以有利于公司及時(shí)了解產(chǎn)品的制造情況，從而使公司可以靈活地調(diào)整過程和材料等客觀條件，以實(shí)現(xiàn)改善“工業(yè)”生產(chǎn)效率的目標(biāo)。

2火力發(fā)電廠自動(dòng)化控制技術(shù)的主要應(yīng)用

2.1自動(dòng)化控制在火電廠中的功能實(shí)現(xiàn)

在火力發(fā)電廠中使用自動(dòng)控制的核心就是“自動(dòng)化”。利用自動(dòng)化，就能夠有效地監(jiān)控電廠的整個(gè)工作環(huán)節(jié)，并獲得工作信息。利用對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的分析和判斷，就可以明確設(shè)備的下一次操作，借助于警報(bào)裝置，還能夠第一時(shí)間找出設(shè)備故障并進(jìn)行處理，以減少事故出現(xiàn)率。自動(dòng)化控制系統(tǒng)就做到了電廠的計(jì)算機(jī)化和自動(dòng)化管理，并保證了設(shè)備及工作者的安全。

2.2火電廠常見自動(dòng)控制系統(tǒng)

火力發(fā)電廠自動(dòng)化控制技術(shù)中分為兩方面，熱力自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化控制技術(shù)。熱自動(dòng)化控制技術(shù)中主要是將燃料輸送到鍋爐中并控制加熱的蒸汽溫度的過程。電氣自動(dòng)化控制主要是電氣設(shè)備的控制與保護(hù)。火力發(fā)電廠最常使用的自動(dòng)控制手段就是分布式控制系統(tǒng)（DCS）與PLC控制系統(tǒng)。

2.2.1DCS控制系統(tǒng)

DCS控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中有許多用途，并且為確定閉環(huán)條件和監(jiān)視控制系統(tǒng)的運(yùn)行提供了較大保障。火力發(fā)電廠通過線路將兩個(gè)單元之間的數(shù)據(jù)連接到DCS系統(tǒng)，這利于單元之間的信息交換，并為單元的安全操作創(chuàng)造了較大條件，以保證發(fā)電機(jī)單元的安全。DCS調(diào)整系統(tǒng)（CCS）主要負(fù)責(zé)管理負(fù)載，在保證設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，可以快速的響應(yīng)調(diào)度負(fù)載的變化。

2.2.2PLC控制系統(tǒng)

PLC控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠，主要是由于其比傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)更安全，更抗干擾等優(yōu)勢(shì)。PLC控制系統(tǒng)在順序控制和過程控制等領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢(shì)，通常在使用大多數(shù)輔助系統(tǒng)（例如廢水處理，除灰和除塵控制）時(shí)使用，PLC是從屬計(jì)算機(jī)，可通過RS485或232通信接口與上級(jí)計(jì)算機(jī)（DCS）進(jìn)行通信。

2.3火電廠的一體化控制系統(tǒng)

結(jié)合使用許多DCS和PLC的集成控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以更好地控制火力發(fā)電廠的水煤灰，按照站點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)該區(qū)域的集中控制，并通過公共交換機(jī)的作用來傳輸和實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)在集中控制系統(tǒng)中的分布式處理模塊的集中控制室中的位置，以達(dá)到區(qū)域分散控制和整體集中控制室的協(xié)調(diào)使用，有效調(diào)節(jié)水、煤和灰。

2.4專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是以知識(shí)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，專家控制系統(tǒng)的本質(zhì)是基于控制對(duì)象和控制概率的各種專家知識(shí)來創(chuàng)建系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作，可以主要用于智能系統(tǒng)方式。系統(tǒng)中有兩種方法。首先是直接的專家控制系統(tǒng)，通過實(shí)施該系統(tǒng)的控制和專家經(jīng)驗(yàn)，可以將其用于控制生產(chǎn)過程并發(fā)出控制信號(hào)。其次是間接專家控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是先進(jìn)的決策控制知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，可以間接控制生產(chǎn)過程，在火力發(fā)電廠進(jìn)行應(yīng)用期間，考慮到安全因素，經(jīng)常使用間接控制系統(tǒng)。

2.5儀表自動(dòng)化技術(shù)

軟件技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為火電廠數(shù)據(jù)和技術(shù)進(jìn)步開辟了新的機(jī)遇，熱力儀器的自動(dòng)化也是火力發(fā)電廠發(fā)展的主要方向。火力發(fā)電廠的未來發(fā)展是自動(dòng)控制整個(gè)生產(chǎn)過程，這是火力發(fā)電廠的趨勢(shì)，首先，自動(dòng)熱控制系統(tǒng)可以顯著降低火力發(fā)電廠的成本，并利于安裝工作的進(jìn)行。其次，熱儀表的自動(dòng)化實(shí)際上是數(shù)據(jù)信息技術(shù)在熱儀表中的應(yīng)用，因此，熱儀表技術(shù)在生產(chǎn)和設(shè)備維護(hù)方面得到了優(yōu)化。

3火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

由于熱力自動(dòng)化在電廠中的廣泛應(yīng)用和推廣，當(dāng)前已很少使用傳統(tǒng)設(shè)備，而是使用自動(dòng)化程度更高的過程控制設(shè)備。過程控制設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是各種智能執(zhí)行器和智能變送器的應(yīng)用，伴隨中國對(duì)發(fā)電廠環(huán)境保護(hù)需求的不斷增長，越來越多的設(shè)備將用于監(jiān)測和分析發(fā)電廠的排放。當(dāng)前，DCS系統(tǒng)的控制范圍已從早期（僅包括MCS，DAS，SCS）更改為實(shí)現(xiàn)單位單元（MCS，DAS，F(xiàn)SSS，BPS，ETS，DEH）的所有監(jiān)視和保護(hù)功能。輔助控制系統(tǒng)（化學(xué)水系統(tǒng)、煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)、除灰和除渣系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等）也是整個(gè)輔助控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從原始獨(dú)立單元到DCS的集成過渡。隨著技術(shù)的進(jìn)步和觀念的更新，DCS可擴(kuò)展至整個(gè)輔助控制系統(tǒng)，一臺(tái)機(jī)組僅由一套DCS即可實(shí)現(xiàn)全部控制功能，DCS將覆蓋發(fā)電廠各個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)爐，機(jī)，電，輔控制一體化。

3.1電氣熱工控制一體化

在火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展中，基于現(xiàn)場總線控制的熱工自動(dòng)化儀表成為新趨勢(shì)，該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的兼容性較差，這使得熱工儀表領(lǐng)域的技術(shù)人員非常難以及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行故障診斷和分析，難以管理和維護(hù)，從而限制了熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的功能。因此，在未來熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展中，有必要加強(qiáng)對(duì)電氣和熱力控制一體化的研究，一方面是現(xiàn)場安裝和現(xiàn)場總線智能設(shè)備的連接，另一方面通過智能連接傳感裝置和執(zhí)行器的安裝可以有效地減少電纜的使用，減少資源的浪費(fèi)，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

3.2高性能化

在中國火電廠熱工儀表自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用過程中，自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行效率和質(zhì)量仍然存在問題。為了提高自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)測的效果，不僅要不斷創(chuàng)新和開發(fā)配置軟件，而且還需合理引進(jìn)利用新技術(shù)和新概念。比如，當(dāng)前國內(nèi)火電廠熱工儀表自動(dòng)化軟件的主要應(yīng)用結(jié)構(gòu)為PC和Winlntel結(jié)構(gòu)，包括HMI控制組件和流程監(jiān)控軟件等，這些技術(shù)或者設(shè)備為實(shí)現(xiàn)熱工儀表的高性能化發(fā)展提供了技術(shù)支持。

結(jié)束語

在我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展之下，城鄉(xiāng)居民的用電量和企業(yè)生產(chǎn)的用電量在不斷的增加，火力發(fā)電廠的系統(tǒng)也在不斷的升級(jí)改造。為了提高發(fā)電廠的發(fā)電效率和人員的安全，自動(dòng)化控制技術(shù)在火力發(fā)電廠中被廣泛應(yīng)用。但就目前來看，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用還需優(yōu)化改進(jìn)，相信在不斷的改進(jìn)創(chuàng)新之下，火力發(fā)電廠的綜合競爭力將不斷提升，將為人們的生活生產(chǎn)提供更多便利和更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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