火電廠中的單元機(jī)組集控運(yùn)行分析

張偉春

摘 要：隨著我國科技創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)，整體工業(yè)實(shí)力得到較大提升，用電需求在不斷增加的同時，發(fā)電能力也在不斷的提升，高參數(shù)和大容量的火電機(jī)組正成為目前火電廠主要使用的發(fā)電機(jī)組。而隨著電力行業(yè)的改革進(jìn)程在不斷加深，廠網(wǎng)分家以及競價上網(wǎng)等政策在不斷落實(shí)，因此對于火電廠中的單元機(jī)組控制方式就顯得非常關(guān)鍵。針對這種情況，本文對火電廠中機(jī)組集中控制的運(yùn)行模式進(jìn)行了介紹，并分析了火電廠采用集中控制運(yùn)行方式的意義以及使用集中控制的好處，對提高火電廠發(fā)展質(zhì)量，建設(shè)現(xiàn)代化的火電廠有一定幫助。

關(guān)鍵詞：火電廠;單元機(jī)組;集控運(yùn)行

1單獨(dú)控制與集中控制對比

集中控制不同于單獨(dú)控制，單獨(dú)控制的對象主要是使用中、小容量的老式發(fā)電廠。在火電廠中，鍋爐、汽輪機(jī)以及發(fā)電機(jī)是關(guān)鍵的設(shè)備，各個設(shè)備都擁有單獨(dú)的控制室，個控制室一般都是借助聯(lián)絡(luò)電話以及聯(lián)絡(luò)信號進(jìn)行聯(lián)系，部分發(fā)電廠盡管將控制室集在一起，不過各個設(shè)備在控制上還是相對獨(dú)立的，這種較為笨重的控制方式適應(yīng)的是傳統(tǒng)的老式發(fā)電廠。

老式發(fā)電廠的熱機(jī)部分使用的是母管制，多臺并列的鍋爐將產(chǎn)生的蒸汽送到蒸汽母管中，與此對應(yīng)的汽輪機(jī)再從母管中獲取蒸汽進(jìn)行使用，不存在相關(guān)對應(yīng)的關(guān)系。假如某臺設(shè)備發(fā)生故障，只要不影響母管，通常都不會對其他設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此使用單獨(dú)控制能夠保證機(jī)組的運(yùn)行安全，并且機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性更好。但隨著機(jī)組的容量越來越大，設(shè)備的結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，尤其是再熱機(jī)組的出現(xiàn)，使得控制形式出現(xiàn)了改變。

再熱機(jī)組中的鍋爐過熱器和再熱蒸汽流量需要形成一定的比例，所以對于再熱機(jī)組通常都是一臺鍋爐搭配一臺汽輪機(jī)，采用單元制的模式，并且部分機(jī)組的電氣主接線也是使用單元制。從而導(dǎo)致了單元機(jī)組中各個設(shè)備的縱向聯(lián)系擴(kuò)大，形成了相對獨(dú)立的整體，比如在進(jìn)行啟停時，鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的操作是交替進(jìn)行的。假如采取單獨(dú)控制的模式，不同控制室之間只能夠借助信號進(jìn)行聯(lián)系，難以及時準(zhǔn)確的掌握設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，從而會導(dǎo)致設(shè)備在操作上存在一定的盲目性，各個設(shè)備之間不能夠協(xié)調(diào)的進(jìn)行配合工作，因此對于大容量的火電機(jī)組，在對運(yùn)行方式進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)當(dāng)將鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)當(dāng)作一個整體，通過對這個整體進(jìn)行監(jiān)視控制，即所謂的集中控制。通過采用集中控制的模式，能夠使鍋爐、汽輪機(jī)以及發(fā)電機(jī)之間的配合更加協(xié)調(diào)，能夠便于設(shè)備的統(tǒng)一運(yùn)行管理，確保整個機(jī)組能夠更加安全的運(yùn)行。

2火電廠應(yīng)用集中控制的意義

曾經(jīng)有人單純的認(rèn)為集中控制就是將相關(guān)的主要設(shè)備和輔助設(shè)備集中到一個控制控制中心進(jìn)行監(jiān)控，但這沒有將集中控制的全部內(nèi)容進(jìn)行涵蓋。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組的容量增加并采用集中控制的方式，從而使得整個機(jī)組的信息量以及操作量也急劇上升。如果發(fā)電機(jī)組的容量從50MW擴(kuò)大到500MW時，信息量會相應(yīng)的增加十倍，而操作量則會增加六倍。一個500MW的單租機(jī)組，從啟動算起，到帶負(fù)荷運(yùn)行，整個過程中操作人員需要執(zhí)行900多個動作，包括400多個操作動作以及500多個監(jiān)視動作。在部分時間段，需要操作人員在五分鐘內(nèi)完成40多個動作。而操作人員只依靠自身很難完全的完成機(jī)組的控制與監(jiān)視，如果出現(xiàn)緊急情況也不能夠及時有效的進(jìn)行處理，因此就需要利用自動化技術(shù)，對整個機(jī)組運(yùn)行過程中的參數(shù)監(jiān)視工作以及部分操作動作借由自動化的方式去執(zhí)行，從而為整個機(jī)組實(shí)現(xiàn)集中控制。

目前較為先進(jìn)的大型機(jī)組一般應(yīng)用的都是分散控制系統(tǒng)，能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行自動收集，并且可以進(jìn)行設(shè)備的自動調(diào)節(jié)以及順序控制，對生產(chǎn)信息進(jìn)行自動處理，從而管理人員在進(jìn)行決策時能夠有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行支持?；痣姀S在進(jìn)行過程中，其每個環(huán)節(jié)之間的銜接都是非常緊密的，對于應(yīng)用單獨(dú)控制的單元機(jī)組，因?yàn)楦鳈C(jī)組間相對獨(dú)立，縱向連接比較緊密，因此任何一個環(huán)節(jié)中的設(shè)備出現(xiàn)故障對整個機(jī)組的正常運(yùn)行都會產(chǎn)生影響。而應(yīng)用集中控制則不會出現(xiàn)這種情況，但對操作人員要求更高，他們必須掌握所以主要設(shè)備以及相關(guān)輔助設(shè)備的工作原理以及設(shè)備特點(diǎn)，并熟悉水氣、電氣以及控制等系統(tǒng)，同時還要擁有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，從而確保整個機(jī)組更加安全高效的運(yùn)行。

單元機(jī)組的容量相對較大，并且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，如果出現(xiàn)事故對設(shè)備的破壞性也較大，從而增加了設(shè)備維修的難度以及維修的時間，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此必須確保機(jī)組的安全運(yùn)行，整個單元機(jī)組的啟動是機(jī)組運(yùn)行過程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，同時也是設(shè)備條件最差的工況。在這個階段機(jī)組中的全部設(shè)備都需要從靜止轉(zhuǎn)到運(yùn)行，燃燒以及水汽部分的金屬需要由冷變熱，整個階段操作過程比較復(fù)雜，一旦操作不當(dāng)就會釀成事故。部分操作盡管沒有給設(shè)備造成事故，但卻給機(jī)組的安全運(yùn)行埋下了隱患，使得整個設(shè)備的使用壽命下降，因此必須重視這個階段的設(shè)備操作。

3火電廠應(yīng)用集中控制的經(jīng)濟(jì)價值優(yōu)勢

經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，整個機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)對經(jīng)濟(jì)性會產(chǎn)生比較明顯的影響，因?yàn)榇笕萘繖C(jī)組在進(jìn)行集中控制時采用的都是單元制，所以設(shè)備在啟動和停止時都會產(chǎn)生較大的水汽損失以及熱損失，對此需要對啟停方式進(jìn)行合理的設(shè)計。通過對鍋爐的運(yùn)行科學(xué)合理的調(diào)整，能夠提升鍋爐效率;確?；?zé)峒訜崞髡９ぷ骱蜋C(jī)組真空系統(tǒng)的密封性、減少電廠的用電率等都能夠使機(jī)組獲得較高的經(jīng)濟(jì)性。

此外，調(diào)峰電廠中調(diào)峰機(jī)組的負(fù)荷能否合理分配對電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也有較大的影響。隨著我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變以及人們生活方式的改變，電網(wǎng)的電力負(fù)荷結(jié)構(gòu)也相應(yīng)的有所改變，電網(wǎng)的峰谷差在不斷擴(kuò)大，部分地區(qū)的峰谷差能夠達(dá)到50%，原有的中小機(jī)組已經(jīng)不能夠滿足調(diào)峰要求，因此就需要應(yīng)用大容量機(jī)組。而隨著調(diào)峰負(fù)荷的擴(kuò)大，大機(jī)組在進(jìn)行調(diào)峰時，其運(yùn)行方式從原來的低負(fù)荷運(yùn)行編程周末停機(jī)或者兩班倒運(yùn)的方式運(yùn)行。不過大容量機(jī)組在調(diào)峰運(yùn)行時需要頻繁的進(jìn)行啟停或者對運(yùn)行負(fù)荷經(jīng)常調(diào)整，導(dǎo)致整個機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)不夠穩(wěn)定，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或者誤操作時極易導(dǎo)致出現(xiàn)事故。并且因?yàn)樨?fù)荷的變化比較頻繁，機(jī)組中的高溫金屬件要承受較為劇烈的溫度變化以及交變熱應(yīng)力，使得金屬容易產(chǎn)生低周期疲勞損耗，大大降低了整個機(jī)組的使用壽命，因此必須重視機(jī)組壽命管理工作。而通過采用單元機(jī)組集中控制的運(yùn)行模式，則可以保證大容量在進(jìn)行調(diào)峰時的安全性，并且具有較高的經(jīng)濟(jì)性，對提高整個電廠的運(yùn)行效率以及運(yùn)行質(zhì)量有明顯的幫助。

4結(jié)語

隨著我國的工業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大以及社會經(jīng)濟(jì)的活力不斷被激活，對電力的需要會越來越大，從而使得火電廠中使用的機(jī)組容量也會增加。為了能夠滿足機(jī)組控制的要求，必須應(yīng)用先進(jìn)的控制方式，而單元機(jī)組的集控運(yùn)行模式憑借其明顯的優(yōu)勢，在火電廠中的應(yīng)用范圍勢必會越來越廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉昊陽， 孫賀， 喬建平. 火電廠中的單元機(jī)組集控運(yùn)行的探討[J]. 中國新通信， 2020， 022（001）：138.

[2]尹靜. 大型火電機(jī)組集控運(yùn)行指導(dǎo)[M]. 中國電力出版社， 2007.

[3]馬玉龍. 探究火電廠中的單元機(jī)組集控運(yùn)行[J]. 科技展望， 2017（12）.