淺探電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用

李澤鵬

摘 要：隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展和在火力發(fā)電中的應(yīng)用，其運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)在最大限度地挖掘機(jī)組潛力，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠機(jī)、爐、電的一體化運(yùn)行監(jiān)控，加強(qiáng)火 電發(fā)電運(yùn)行和管理，提高工作效率和自動(dòng)化水平，降低成本造價(jià)以及提高火力發(fā)電廠的競(jìng)爭(zhēng)能力等方面取得了顯著的成果。電力行業(yè)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的完善下不斷發(fā)展，我國在主力機(jī)組的選擇上也采用了參數(shù)高、容量大的火電機(jī)組，在監(jiān)控、管理上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和信息化。電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠中得到了很好的應(yīng)用，機(jī)組的潛力不斷發(fā)掘出來，形成電、機(jī)、爐一體的監(jiān)控管理系統(tǒng)，火電發(fā)電廠在運(yùn)行和管理上的成效得到明顯提高，其自動(dòng)化水平和最終效益也不斷提升，競(jìng)爭(zhēng)力日益加強(qiáng)。該文通過分析電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用，探討有效的創(chuàng)新方法。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電 電氣自動(dòng)化技術(shù) 應(yīng)用 創(chuàng)新

前言

火力發(fā)電中的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，是發(fā)電廠電氣自動(dòng)化領(lǐng)域近幾年來新型的熱點(diǎn)與焦點(diǎn)，其側(cè)重于對(duì)火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電廠內(nèi)部用電中低壓電氣系統(tǒng)的保護(hù)、控制和分析等。目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在火力發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，其利用自身特有的信息化和網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，不僅促進(jìn)了發(fā)電廠電氣信息的廣泛應(yīng)用，也提高了發(fā)電廠的自動(dòng)化運(yùn)行水平，增強(qiáng)了電氣控制的安全性和可靠性。

火力發(fā)電中所應(yīng)用的電氣自動(dòng)化技術(shù)，也稱ECS系統(tǒng)，電氣自動(dòng)化是發(fā)電廠的新興領(lǐng)域，是近幾年來關(guān)注的焦點(diǎn)問題，這一技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)在于自動(dòng)監(jiān)控火力發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制、保護(hù)和分析發(fā)電廠內(nèi)部耗電中低壓電氣系統(tǒng)的目的[1]。就目前情況來看，電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用比較廣泛，網(wǎng)絡(luò)化和信息化是其特有優(yōu)勢(shì)，一方面擴(kuò)大了電氣信息在發(fā)電廠中的應(yīng)用范圍，另一方面，提高了自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)電廠中的應(yīng)用水平，電氣控制在安全性和可靠性方面也不斷加強(qiáng)。

1 基本作用

1.1 提高效率

我國總體用電量隨著居民生活水平的提高，呈現(xiàn)日益上升趨勢(shì)。根據(jù)近幾年的發(fā)電效率而言，發(fā)電量明顯無法滿足居民用電量，特別是夏天分時(shí)段的供電，嚴(yán)重影響了居民的正常生活。隨著家用電器的增加，居民用電量也日益攀升，電力廠相應(yīng)的發(fā)電要求也隨之提高。傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)存在的問題，嚴(yán)重影響發(fā)電量和發(fā)電效益的提高，致使居民用電要求無法得到滿足。而電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用，有效提高了發(fā)電效率，解決了這一問題[2]。電氣自動(dòng)化技術(shù)通過收集有用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，制定出具體可行的實(shí)施方案，在運(yùn)行時(shí)間的強(qiáng)度方面做好有效規(guī)劃，在滿足居民用電的同時(shí)，減少發(fā)電過程中產(chǎn)生的資源浪費(fèi)。

1.2 降低成本

煤和石油是傳統(tǒng)的發(fā)電材料，發(fā)電技術(shù)落后，很難完成發(fā)電強(qiáng)度的準(zhǔn)確分析，對(duì)發(fā)電量的控制也存在問題，容易出現(xiàn)發(fā)電過多或不足現(xiàn)象。另外，由于人工操作的原因，也存在資源燃燒不充分所造成的浪費(fèi)問題。而電氣自動(dòng)化技術(shù)可以使用計(jì)算機(jī)軟件，準(zhǔn)確算出資源充分燃燒所需的時(shí)間，大大提高資源的使用效率。在火力發(fā)電中使用電氣自動(dòng)化技術(shù)，既能提高發(fā)電廠的發(fā)電效率，也能滿足居民在用電量方面的需求。在降低發(fā)電成本的同時(shí)，更好地實(shí)現(xiàn)了電量供應(yīng)目標(biāo)。

1.3 優(yōu)化配置

合理分配資源是火力發(fā)電過程中的重要內(nèi)容，需要重點(diǎn)注意。發(fā)電廠內(nèi)設(shè)備比較多，為達(dá)到供電要求，通常需要長時(shí)間的同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。而發(fā)電設(shè)備作為機(jī)械，有一定的運(yùn)作限度，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間過長或進(jìn)行超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，都會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)作效率，嚴(yán)重情況下會(huì)損壞設(shè)備。而電氣自動(dòng)化技術(shù)可以準(zhǔn)確計(jì)算出設(shè)備所需運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，在出現(xiàn)超負(fù)荷情況下可自動(dòng)停止，待設(shè)備冷卻后再進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，發(fā)電設(shè)備在電氣自動(dòng)化技術(shù)下可以進(jìn)行輪流休養(yǎng)，設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率得到提升，使用年限也得到有效保障。另外，電氣自動(dòng)化技術(shù)可以對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)提醒管理人員發(fā)現(xiàn)并解決問題。以往數(shù)據(jù)的輸入可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的人工模擬操作，最大程度提高設(shè)備的使用效率。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

在設(shè)備保護(hù)方面的應(yīng)用。電氣自動(dòng)化技術(shù)在設(shè)備保護(hù)方面的應(yīng)用包括聯(lián)鎖保護(hù)、裝置保護(hù)、繼電保護(hù)和防雷保護(hù)。電氣自動(dòng)化技術(shù)在設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，會(huì)及時(shí)關(guān)閉閘門，使故障設(shè)備停止生產(chǎn)運(yùn)行，對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的聯(lián)鎖保護(hù)。電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠協(xié)調(diào)搭配火力發(fā)電廠中的危機(jī)保安器、安全門等保護(hù)裝置，在排除外因干擾的前提下，完成電氣操作運(yùn)行指令。繼電保護(hù)是通過連接計(jì)算機(jī)和繼電器，構(gòu)建自動(dòng)化的控制模式，實(shí)現(xiàn)繼電器在火力發(fā)電廠運(yùn)行過程中的有效調(diào)控。電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電力設(shè)備的保護(hù)控制，通過使用防雷器，減少雷擊對(duì)電機(jī)設(shè)備產(chǎn)生的干擾。

在常規(guī)控制方面的應(yīng)用。電氣自動(dòng)化技術(shù)在常規(guī)控制方面的應(yīng)用有集中控制、就地控制、自動(dòng)控制和故障控制。在集中控制中，電氣自動(dòng)化技術(shù)有效組合了發(fā)電機(jī)組、爐鍋和汽輪機(jī)，實(shí)現(xiàn)了控制操作的集中化，設(shè)備運(yùn)行效率得到明顯提高。就地控制是針對(duì)規(guī)模相對(duì)比較小的火力發(fā)電廠采用的控制方式，通過連接重要設(shè)備及裝置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的整體運(yùn)行[3]。自動(dòng)控制即自動(dòng)化的電能生產(chǎn)，在減少設(shè)備運(yùn)行錯(cuò)誤的同時(shí)，電能生產(chǎn)的難度也相應(yīng)降低，電能產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益也得到提高。在故障控制中，技術(shù)人員只需通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控運(yùn)行設(shè)備，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并解決。對(duì)于比較小的設(shè)備故障，系統(tǒng)可根據(jù)操作指令自動(dòng)進(jìn)行處理。

3 系統(tǒng)配置

3.1 I/O監(jiān)控

I/O監(jiān)控是一種集中監(jiān)控方式，設(shè)備中電器的所有饋線都需要設(shè)置對(duì)應(yīng)的I/O接口，通過電纜連接各個(gè)I/O通道，設(shè)備在進(jìn)行A/D處理后進(jìn)入DCS狀態(tài)，由此使整個(gè)發(fā)電工廠的設(shè)備處于DCS的監(jiān)控之下。I/O監(jiān)控在運(yùn)行過程中，方便進(jìn)行維護(hù)，問題發(fā)現(xiàn)和解決速度快，優(yōu)勢(shì)明顯。相對(duì)比較低的監(jiān)控防護(hù)等級(jí)，降低了DCS的造價(jià)，也有效降低了發(fā)電所需的成本。而I/O監(jiān)控所涉及范圍包括所有電氣設(shè)備，工程量大且比較復(fù)雜。電氣設(shè)備的增加，無疑會(huì)加大監(jiān)控范圍，致使監(jiān)控運(yùn)行壓力增加。監(jiān)控范圍以及空間跨度的擴(kuò)大，也相應(yīng)增加了電纜的距離，DCS的可靠性受到一定程度的干擾。

3.2 遠(yuǎn)程智能I/O控制

遠(yuǎn)程智能I/O控制，作為一種監(jiān)控技術(shù)，在生產(chǎn)中的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛。遠(yuǎn)程智能I/O控制的采用，相對(duì)減少了人力資源的使用，操作人員可在遠(yuǎn)程接觸中實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的智能控制，有效緩解了操作人員的工作壓力，降低了工作強(qiáng)度?；鹆Πl(fā)電過程中，I/O信號(hào)通過電纜連接加采集柜，利用光纖或者雙絞線實(shí)現(xiàn)加采集柜與DCS控制器的連接，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。遠(yuǎn)程智能I/O控制不需要操作人員進(jìn)行近距離接觸，在電纜鋪設(shè)方面節(jié)省了部分安裝費(fèi)用。另外，I/O控制可以自動(dòng)對(duì)所收集數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、處理和校正。而在電量變送器、卡件和模擬量卡件方面，I/O控制也無法減少。

3.3 總線控制

總線控制技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用，通常需要利用3G技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)三者的配合和促進(jìn)，是信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在設(shè)備控制領(lǐng)域有效發(fā)展的重要基礎(chǔ)。總線控制技術(shù)通過避開DCS控制站中的輸入、輸出單元，改變了傳統(tǒng)DCS控制中的集中和分散相結(jié)合控制體系。傳統(tǒng)集散結(jié)合的控制模式，在部分電氣設(shè)備的管理上是統(tǒng)一進(jìn)行的，缺乏針對(duì)性和及時(shí)性。而總線控制技術(shù)，有效解決了這一問題，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行高度的分散管理和分散控制。