電廠熱工自動控制系統(tǒng)分析與可靠性提高對策

鄂軍　宋傳忠

摘 要：熱工自動控制系統(tǒng)在電廠的作用非常重要，關(guān)系到整個發(fā)電廠的安全、經(jīng)濟運行。如何提高熱工自動化系統(tǒng)的運行可靠性以及提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性是需要探討的話題。

關(guān)鍵詞：火電廠；熱工自動化；可靠性；自動化設(shè)備；安全系數(shù)

電能是保證經(jīng)濟建設(shè)的基礎(chǔ)能源，對經(jīng)濟發(fā)展有著重要意義。熱工自動控制系統(tǒng)在電廠的作用非常重要，關(guān)系到整個發(fā)電廠的安全、經(jīng)濟運行。熱工過程自動控制主要包含以下內(nèi)容：（l）自動檢測：檢測儀表能自動地檢測反映生產(chǎn)過程或設(shè)備運行情況的各種參數(shù)，以監(jiān)視生產(chǎn)過程的進(jìn)行情況和發(fā)展趨勢，為自動操作、統(tǒng)計、管理提供依據(jù)。（2）自動調(diào)節(jié)：利用儀表自動地維持生產(chǎn)過程在規(guī)定的工況進(jìn)行。（3）順序控制：根據(jù)預(yù)先擬訂的程序和條件，自動地對生產(chǎn)過程進(jìn)行一系列操作。（4）自動保護：當(dāng)設(shè)備運行情況發(fā)生異常事故時，保護裝置發(fā)生報警信號或自動采取保護措施，以防止事故出現(xiàn)或擴大，保護設(shè)備不受破壞及保證人身安全。（5）控制計算機：用來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和實現(xiàn)控制調(diào)節(jié)的設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機在自動調(diào)節(jié)里用途越來越廣泛。本文我們將介紹熱工自動控制的運行環(huán)境，分析熱工自動控制的可靠性和提高對策。

1火電廠熱工自動控制系統(tǒng)概述

熱工自動控制系統(tǒng)是現(xiàn)在火電廠的中樞部分，控制著電廠大型設(shè)備的運行。它主要是由機爐協(xié)調(diào)控制、鍋爐燃料量、汽包水位、過熱蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度組成，另外現(xiàn)在大多數(shù)也包含送風(fēng)控制、引風(fēng)控制等調(diào)節(jié)系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟發(fā)展對電能的要求越來越高，熱工自動控制系統(tǒng)開始向高速智能和一體化控制方向發(fā)展，電廠對系統(tǒng)的透明性也越來越關(guān)注?？梢钥闯鰺峁ぷ詣涌刂葡到y(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，由多部分構(gòu)成，維持它的可靠運行不是一項簡單的工作。首先需要定期檢修設(shè)備，保證硬件設(shè)備的正常運行，對各個部分要有目的的檢測。其次，熱工人員要有過硬的業(yè)務(wù)水平，對關(guān)鍵設(shè)備要知道其工作原理，能夠準(zhǔn)確快速地定位故障，保障故障處理的及時性。最后，對整個系統(tǒng)的維護要有一套完整的檢修計劃。對所有設(shè)備的運行環(huán)境和運行狀態(tài)要能夠?qū)崟r監(jiān)控管理，進(jìn)一步保證故障能夠及時處理，保證熱工自動控制系統(tǒng)的安全運行。

2 熱工自動控制系統(tǒng)的組成

熱工自動控制系統(tǒng)主要由以下幾個部分包括分散控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這區(qū)別于硬件的組成，主要是根據(jù)功能劃分。下面具體介紹各部分的組成：首先是分散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)（DCS）是大多數(shù)電廠所采用的控制系統(tǒng)，是自動控制系統(tǒng)的核心部分。每個機組都有各自的分散控制系統(tǒng)，在兩臺機組之間的數(shù)據(jù)線通常是利用網(wǎng)橋連接到電廠的公用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，例如燃油泵房、空壓機房等。為保證安全，可以在公用網(wǎng)絡(luò)某一節(jié)點設(shè)置操作員監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)或者是通過單元機組操作員站實現(xiàn)對公用系統(tǒng)的監(jiān)控。機組操作臺上盡可能設(shè)置DCS 和 DCH 操作員站，還要有安全停爐和停機的操作按鈕，以防控制中心出現(xiàn)死機。如果條件不允許設(shè)置，那就必須有后備控制手段，確保在分散控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能夠安全地停機。其次是輔助系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)主要是可編程控制器、交換機、人機交互接口組成，輔助系統(tǒng)在各個部分都會有，表現(xiàn)形式也各不相同，各輔助系統(tǒng)主要是為可實現(xiàn)各部分的無人監(jiān)控而設(shè)置，最終可以實現(xiàn)控制中心監(jiān)控管理，實現(xiàn)無人值班的運行模式。最后是實時監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。實施管理系統(tǒng)包括兩部分內(nèi)容，一是設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，另一部分是廠區(qū)管理信息的實時監(jiān)控。實時監(jiān)控配合機組的分散系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)的實時信息的相互間傳送。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，主要的職責(zé)是數(shù)據(jù)傳送，也就是傳輸通道。主要給數(shù)字視頻傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)視頻監(jiān)控。

3 提高熱工自動控制系統(tǒng)可靠性對策

熱工自動控制系統(tǒng)的可靠性需要在以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)，包括智能化、軟件優(yōu)化、集中配置和 APS 技術(shù)應(yīng)用。

3.1 單元機組的智能化控制

控制系統(tǒng)智能化是現(xiàn)在主流控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。單元機組廣泛采用分散控制系統(tǒng)，這極大提高了機組的監(jiān)控能力，但是分散控制系統(tǒng)目前的智能化還是比較低的。近些年隨著計算機控制技術(shù)的發(fā)展，一些微控制器的使用，使得各種智能化的控制系統(tǒng)相繼問世，單元機組的自動化和智能化程度得到了進(jìn)一步發(fā)展，智能化儀器儀表和軟件的使用，將成為火電廠智能化的關(guān)鍵點。

3.2過程控制軟件的優(yōu)化

在過去一段時間的發(fā)展中，很多系統(tǒng)都存在軟件多且繁雜的問題，使得一些模擬量控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍和品質(zhì)指標(biāo)下降，優(yōu)化和精簡過程控制軟件是電廠技術(shù)改進(jìn)的一個方向?，F(xiàn)在電力行業(yè)向商業(yè)化發(fā)展，市場競爭越來越激烈，控制系統(tǒng)的安全性高、經(jīng)濟效益好、通用

性強安裝調(diào)試方便的專用軟件將會在電廠得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。

3.3 集中配置單元機組

單元機組集中配置是現(xiàn)在電廠技術(shù)改造的一個方向。以往的單元機組總是單獨使用一個監(jiān)控系統(tǒng)，或者兩個使用一個，這使得監(jiān)控系統(tǒng)分散而且費用較高。隨著技術(shù)的發(fā)展，電子室可以同時監(jiān)控多個機組，另一方面經(jīng)濟發(fā)展對電能需求量不斷增加，電廠的裝機容量也越來越大，集控室越來越大，逐漸出現(xiàn)了一個集合全廠區(qū)單元機組的大型控制室，這使得單元機組電子設(shè)備集中配置成為現(xiàn)實需求，是節(jié)約成本和提高效率的重要舉措。

3.4 APS 技術(shù)的應(yīng)用

APS （Active Phase Swithing）主動階段開關(guān)，APS 動態(tài)節(jié)能也是微星獨家采用的節(jié)能技術(shù)，APS 是依據(jù) CPU 的負(fù)載自動調(diào)整CPU 的供電相數(shù)。APS 技術(shù)實際上是機組級順序控制系統(tǒng)。其特點是在少量人工或者非人工干預(yù)的情況下，系統(tǒng)自動完成整臺機組的運作。由于 APS 的實質(zhì)是電廠運行的程序化，其可以大大減輕工作人員的工作強度，避免人為操作中的不穩(wěn)定因素，縮短機組啟停時間。因此，將會成為未來機組控制發(fā)展的方向之一。

4 結(jié)束語

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，社會生活生產(chǎn)對電力的需求量越來越大，同時對電能的質(zhì)量要求也越來越高?；痣姀S熱工自動化為火電廠的發(fā)展提供了技術(shù)支持，也為改善供電質(zhì)量打下基礎(chǔ)。目前，火電已經(jīng)是我國主要的電能來源，這就要求火電廠熱工自動化設(shè)備始終處于安全運行狀態(tài)，必須保證火電廠的快速反應(yīng)?；痣姍C組的可靠性關(guān)系到整個電網(wǎng)的運行安全和供電質(zhì)量。采用先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)是火電機組發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)

1.薛霞. 電廠熱工自動化技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇. 2012（22）

2.朱朝柱. 熱工自動化控制系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用[J]. 電子技術(shù)與軟件工程. 2014（23）