淺析電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

付園園

（華電國際十里泉發(fā)電廠 山東省棗莊市 277103）

淺析電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

付園園

（華電國際十里泉發(fā)電廠 山東省棗莊市 277103）

火力發(fā)電中電氣自動(dòng)化系統(tǒng)簡稱為ECS，它是近幾年火力發(fā)電廠的研究熱點(diǎn)之一，主要是傾向于將自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)運(yùn)用到火力發(fā)電廠的生產(chǎn)鐘來?，F(xiàn)在電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)被火力發(fā)電系統(tǒng)所廣泛使用，借助信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，充分發(fā)揮了發(fā)電廠的自動(dòng)化技術(shù)的作用，提高了發(fā)電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

火力發(fā)電；自動(dòng)化技術(shù)；安全可靠性

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展概述

1.1 電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

電力是一種非常方便的能量轉(zhuǎn)移方式，它已經(jīng)適應(yīng)了巨大的、越來越多的用途。雖然電氣化帶來了它自己的危險(xiǎn)，替換氣體照明的明火大大減少了家庭和工廠內(nèi)的火災(zāi)危險(xiǎn)。許多城市建立了公共事業(yè)，目標(biāo)是新興的電氣照明市場。在燈絲燈泡中采用的電阻焦耳加熱效應(yīng)在電加熱中也可以更直接地使用。雖然這是通用的和可控的，但可以看作是浪費(fèi)的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)發(fā)電已經(jīng)需要在發(fā)電站產(chǎn)生熱量。一些國家，如丹麥，已經(jīng)頒布了限制或禁止在新建筑中使用電阻電加熱的立法。然而，電力仍然是用于加熱和制冷的高度實(shí)用的能量源，空調(diào)/熱泵代表了用于加熱和冷卻的電力需求的增長部門。電磁效應(yīng)最明顯地用于電動(dòng)機(jī)中，這提供了清潔和有效的動(dòng)力裝置，諸如絞盤的固定電動(dòng)機(jī)容易提供有電力供應(yīng)，但是隨著其應(yīng)用而移動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，例如電動(dòng)車輛，必須攜帶諸如電池的電源，或者從電池收集電流諸如縮放儀的滑動(dòng)接觸。電子器件利用晶體管，也許是20世紀(jì)最重要的發(fā)明之一，并且是所有現(xiàn)代電路的基本構(gòu)件?，F(xiàn)代集成電路可以在僅僅幾平方厘米的區(qū)域中包含數(shù)十億個(gè)小型化晶體管。電力也用于燃料公共交通，包括電動(dòng)公共汽車和火車。

1.2 電氣自動(dòng)化技術(shù)要點(diǎn)

電氣自動(dòng)化技術(shù)主要體現(xiàn)在控制上，包括開環(huán)控制和閉環(huán)（反饋）控制。在開環(huán)控制中，控制器的控制動(dòng)作與“過程輸出”（或“受控過程變量”）無關(guān)。一個(gè)很好的例子是只由定時(shí)器控制的中央加熱鍋爐，使得熱量施加恒定時(shí)間，而不管建筑物的溫度如何，控制動(dòng)作是鍋爐的開/關(guān)，過程輸出是建筑溫度。在閉環(huán)控制中，控制器的控制動(dòng)作取決于過程輸出。在鍋爐類比的情況下，這將包括恒溫器以監(jiān)測建筑物溫度，并且由此反饋信號(hào)以確保控制器將建筑物維持在恒溫器上設(shè)置的溫度。因此，閉環(huán)控制器具有反饋回路，其確?？刂破魇┘涌刂苿?dòng)作以給出與“參考輸入”或“設(shè)定點(diǎn)”相同的過程輸出。為此，閉環(huán)控制器也被稱為反饋控制器。根據(jù)英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義是具有監(jiān)控反饋的控制系統(tǒng)，作為該反饋的結(jié)果形成的偏差信號(hào)用于以這樣的方式控制最終控制元件的動(dòng)作：傾向于將偏差減小到零。同樣，反饋控制系統(tǒng)是一種趨向于通過比較這些變量的函數(shù)并使用該差作為控制手段來保持一個(gè)系統(tǒng)變量與另一個(gè)系統(tǒng)變量的規(guī)定關(guān)系的系統(tǒng)。革命化制造，飛機(jī)，通信和其他行業(yè)的先進(jìn)型自動(dòng)化是反饋控制，其通常是連續(xù)的，并且涉及使用傳感器進(jìn)行測量并進(jìn)行計(jì)算調(diào)整以將測量變量保持在設(shè)定范圍內(nèi)，閉環(huán)自動(dòng)化的理論基礎(chǔ)是控制理論。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

2.1 火力發(fā)電廠電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

火力發(fā)電站是其中熱能被轉(zhuǎn)換為電力的發(fā)電廠，在世界上的大多數(shù)地方，渦輪機(jī)是火力驅(qū)動(dòng)的。水被加熱，變成火力并且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的火力渦輪機(jī)。在其通過渦輪機(jī)之后，火力在冷凝器中冷凝并且再循環(huán)到其被加熱的地方；這被稱為蘭金循環(huán)?；鹆Πl(fā)電站設(shè)計(jì)的最大變化是由于不同的熱源，化石燃料在這里占主導(dǎo)地位，盡管還使用核熱能和太陽能熱能。某些火力發(fā)電廠還被設(shè)計(jì)為產(chǎn)生用于工業(yè)目的的熱能，以用于區(qū)域供熱或水的脫鹽，以及產(chǎn)生電力。

2.2 火力發(fā)電廠的電網(wǎng)優(yōu)化策略

商業(yè)電力公用電站通常大規(guī)模構(gòu)建并且設(shè)計(jì)用于連續(xù)操作。幾乎所有的電力發(fā)電廠都使用三相發(fā)電機(jī)來產(chǎn)生頻率為50Hz或60Hz的交流電（AC）電力。大公司或機(jī)構(gòu)可能有自己的發(fā)電廠為他們的設(shè)施供熱或供電，特別是如果火力用于其他目的，火力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電廠已被用于驅(qū)動(dòng)大多數(shù)船舶在20世紀(jì)大多數(shù)直到最近?；鹆Πl(fā)電廠現(xiàn)在只用于大型核海軍艦艇。船舶發(fā)電廠通常通過齒輪箱將渦輪機(jī)直接連接到船舶的螺旋槳。這種船舶中的發(fā)電廠還向驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)供應(yīng)電力的較小渦輪提供火力。除了少數(shù)例外，核海洋推進(jìn)僅用于海軍艦艇。已經(jīng)有許多渦輪發(fā)電船，其中火力驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)為用于推進(jìn)的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。傳統(tǒng)火力發(fā)電站的能源效率，被認(rèn)為可銷售能源產(chǎn)生的燃料消耗的熱值的百分比通常為33～48％。與所有熱力發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，它們的效率有限，并受熱力學(xué)定律支配。在功率生產(chǎn)中未使用的熱量的能量必須以對(duì)于環(huán)境的熱的形式離開設(shè)備。這種廢熱可以通過冷凝器并與冷卻水一起或在冷卻塔中處理。如果廢熱用于區(qū)域供熱，則稱為熱電聯(lián)產(chǎn)。正在研究的一些先進(jìn)反應(yīng)器設(shè)計(jì)，例如非常高溫的反應(yīng)器，先進(jìn)的氣冷反應(yīng)器和超臨界水反應(yīng)器，將在類似于當(dāng)前煤廠的溫度和壓力下操作，產(chǎn)生相當(dāng)?shù)臒崃W(xué)效率。

3 總結(jié)與展望

在火力發(fā)電廠中，電氣自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)的監(jiān)控裝置不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)交流采樣的測量、保護(hù)與監(jiān)控工作，還能利用新型計(jì)算機(jī)的監(jiān)控與保護(hù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線技術(shù)與工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)集成，而且這些電氣自動(dòng)化技術(shù)為火力發(fā)電廠的數(shù)據(jù)采集和信息通信等開辟了嶄新的技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域。當(dāng)前，電氣化技術(shù)在火力發(fā)電廠中的監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)了與其他相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的聯(lián)系，可以說真正意義上實(shí)現(xiàn)了火力發(fā)電廠的信息化管理與控制，從中促進(jìn)了火力發(fā)電廠的不斷發(fā)展。我們只有繼續(xù)深入探析，創(chuàng)新應(yīng)用、全面激發(fā)優(yōu)勢功能才能持續(xù)提升工作效率、強(qiáng)化自動(dòng)化控制水平，合理控制火力發(fā)電廠運(yùn)行管理成本。

[1]彭永紅，陳統(tǒng)堅(jiān).加工過程自適應(yīng)控制與智能控制技術(shù)研究[J].機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化，2015，17（3）：21～25.

[2]陶明璋，吳明光.火力發(fā)電過程系統(tǒng)中智能優(yōu)化控制策略的研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，30（6）：683～690.

[3]劉鑫.我國火力發(fā)電自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].電氣時(shí)代，2013（12）.

[4]朱雪璇.火力發(fā)電自動(dòng)化中智能控制的應(yīng)用研究[J].無線互聯(lián)科技，2014（09）.

[5]雷會(huì)峰，殷碩.智能控制在火力發(fā)電控制自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2014（01）.

TM621

A

1004-7344（2016）36-0072-01

2016-11-8

付園園（1987-），女，漢族，山東濟(jì)寧鄒城人，助理工程師，研究生，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化。