郭 凡

（內(nèi)蒙古國(guó)電能源投資有限公司錫林熱電廠，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000）

0 引言

近十幾年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)火電廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展腳步不斷加快。火電廠自動(dòng)化是指在熱力生產(chǎn)和發(fā)電過(guò)程中采用自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)和控制。

1 火電廠自動(dòng)化的發(fā)展階段

火電廠自動(dòng)化的發(fā)展離不開技術(shù)的進(jìn)步和政策的支持，其主要經(jīng)歷了以下3個(gè)階段：

第一階段是在20世紀(jì)90年代初期，火電廠自動(dòng)化控制受到重視，從而開始了火電廠自動(dòng)化發(fā)展的嶄新歷程。分散控制系統(tǒng)（DCS）被廣泛應(yīng)用到火電廠自動(dòng)化控制中。在80年代末，DCS已經(jīng)在國(guó)際上被廣泛應(yīng)用，然而在國(guó)內(nèi)只有少數(shù)地方被設(shè)為試點(diǎn)區(qū)。DCS是一項(xiàng)新興且成熟的技術(shù)，它代替了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)被應(yīng)用在火電廠生產(chǎn)過(guò)程中。在當(dāng)時(shí)，以陸延昌總工程師為首的能源部熱工自動(dòng)化領(lǐng)導(dǎo)小組經(jīng)過(guò)分析和探討，得出DCS是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，應(yīng)廣泛應(yīng)用到火電廠的結(jié)論。隨著我國(guó)科技的不斷創(chuàng)新發(fā)展，DCS的應(yīng)用使我國(guó)電廠的發(fā)展邁進(jìn)了一大步。

第二階段是90年代中期，火電廠自動(dòng)化技術(shù)不斷完善并且逐步成熟，火電廠自動(dòng)化水平不斷提高，這意味著我國(guó)火電廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制化的程度越來(lái)越高，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）火電廠自動(dòng)化體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）和爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）。隨著我國(guó)科技水平的提高，這些系統(tǒng)的功能使用率達(dá)到高質(zhì)量、高水平，單元機(jī)組監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了以DCS的人—機(jī)界面為中心，傳統(tǒng)的后備監(jiān)控已基本取消。（2）火電廠自動(dòng)化中的控制系統(tǒng)（DEH）采用DCS設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了一體化。（3）打破了傳統(tǒng)火電廠控制不協(xié)調(diào)的局面。創(chuàng)造了新的單元機(jī)組中機(jī)爐電控制設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，并且把發(fā)變組和廠用電控制（SCSG/A）納入單元機(jī)組DCS。（4）把火電廠中落后的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行改造和創(chuàng)新，在火電廠的自動(dòng)化控制中全面應(yīng)用DCS。此階段標(biāo)志著我國(guó)火電廠熱工自動(dòng)化的設(shè)備水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，總體應(yīng)用水平也正在逐步接近國(guó)際先進(jìn)水平。

第三階段是在90年代后期，對(duì)火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)提出新思路。我國(guó)火電廠自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)歷了初級(jí)階段的發(fā)展、鞏固，并在不斷努力中取得了一些成績(jī)，但仍存在一些問(wèn)題。在2000年，對(duì)火電廠的規(guī)劃提出了電廠儀表和控制（I&C）系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：（1）單元機(jī)組控制進(jìn)一步智能化、自動(dòng)化、控制中心小型化。（2）監(jiān)控系統(tǒng)物理分段設(shè)計(jì)原則在火電廠自動(dòng)化中的應(yīng)用。（3）加強(qiáng)全廠輔助系統(tǒng)（車間）的集中監(jiān)控。（4）發(fā)展廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）和管理信息系統(tǒng)（MIS），形成全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控和信息網(wǎng)絡(luò)。這些設(shè)計(jì)思路將我國(guó)的火電廠控制推向更高的臺(tái)階，并走向國(guó)際化水平。

2 火電廠熱工自動(dòng)化的內(nèi)容

火電廠熱工自動(dòng)化是指在熱力生產(chǎn)和發(fā)電的過(guò)程中，在無(wú)人參與的情況下，采用自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制裝置進(jìn)行檢測(cè)和控制，通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)等方式，獲取火電廠熱力過(guò)程的參數(shù)測(cè)量與協(xié)調(diào)控制。

火電廠熱工自動(dòng)化包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)保護(hù)4個(gè)方面：（1）自動(dòng)檢測(cè)是指在最少人工參與的情況下，火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過(guò)程中，對(duì)溫度、料位、壓力、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、流量等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，反映生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行狀態(tài)的物理量、化學(xué)量和設(shè)備工作的參數(shù)。自動(dòng)檢測(cè)的參數(shù)是火電機(jī)組能否正常運(yùn)行的一個(gè)依據(jù)，通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)的參數(shù)可以分析核算機(jī)組的工作速度，同時(shí)也是事故分析的重要判斷依據(jù)。（2）自動(dòng)控制是指為了確保設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性，熱力生產(chǎn)和發(fā)電過(guò)程按照預(yù)定規(guī)律和預(yù)定數(shù)值自行調(diào)節(jié)和運(yùn)行，保證生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定。自動(dòng)控制可分為自動(dòng)調(diào)節(jié)、順序控制和遠(yuǎn)方控制3個(gè)方面。（3）自動(dòng)報(bào)警是指火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過(guò)程中檢測(cè)的參數(shù)與設(shè)定參數(shù)偏離時(shí)，會(huì)通過(guò)聲音、燈光提醒工作人員注意，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并處理。（4）自動(dòng)保護(hù)是指火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過(guò)程中，設(shè)備發(fā)生異常，檢測(cè)的參數(shù)與設(shè)定參數(shù)范圍不符以及相關(guān)設(shè)備運(yùn)行條件不滿足要求時(shí)，相關(guān)設(shè)備會(huì)停止運(yùn)行，以免造成嚴(yán)重故障。

3 火電廠熱工自動(dòng)化的意義

（1）火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過(guò)程中，自動(dòng)化系統(tǒng)越完善，檢測(cè)的數(shù)據(jù)參數(shù)就越接近合理參數(shù)范圍，從而產(chǎn)生高的熱效率和降低煤耗。（2）火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的自動(dòng)化程度越高，越能保證機(jī)組設(shè)備的安全運(yùn)行，避免產(chǎn)生不必要的耗損，從而使得機(jī)器設(shè)備的壽命延長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性和安全性。（3）火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過(guò)程中，如果遇到設(shè)備發(fā)生異常，自動(dòng)化設(shè)備能及時(shí)進(jìn)行處理，保證設(shè)備及人身的安全?？傊?，火電廠的自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)為提高機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障，火電廠機(jī)組一旦離開自動(dòng)化，就不可能實(shí)現(xiàn)最好的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

4 火電廠熱工自動(dòng)化的發(fā)展

4.1 火電廠熱工自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展

火電廠熱工自動(dòng)化設(shè)備主要包括自動(dòng)檢測(cè)儀表、自動(dòng)控制儀表。

自動(dòng)檢測(cè)儀表也被稱為熱工儀表。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、信息管理技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)越來(lái)越成熟，不斷呈現(xiàn)出集成化、智能化及微小化等特點(diǎn)。在1990年，熱工儀表和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)已被火電廠運(yùn)用。通過(guò)參數(shù)的采集與檢測(cè)，數(shù)據(jù)的保存和分析，數(shù)據(jù)共享，火電廠的工作人員可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)了解設(shè)備的運(yùn)行情況，并作出合理的安排。現(xiàn)代火電廠的計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越完善，其自動(dòng)化程度也越來(lái)越高?；痣姀S的自動(dòng)化裝置經(jīng)歷了機(jī)械式、電子管式、晶體管式、集成電路式以及微機(jī)型等幾個(gè)階段。

自動(dòng)控制儀表也被稱作熱工自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。其經(jīng)歷了5個(gè)階段：電子管式階段、晶體管式階段、集成電路組裝式階段、微機(jī)型式階段和網(wǎng)絡(luò)式階段。電子管式的典型代表是BTH型電子控制儀表和DDZ-Ⅰ型電動(dòng)單元組合儀表；晶體管式的典型代表是DDZ-Ⅱ型電動(dòng)單元組合儀表；集成電路組裝的典型代表是MZ-Ⅲ型、TF-900型組裝式控制儀表等；微機(jī)型式的典型代表是可編程控制器PLC。

4.2 火電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展

火電廠熱工自動(dòng)化控制經(jīng)歷了單元機(jī)組監(jiān)控智能化、過(guò)程控制優(yōu)化以及現(xiàn)場(chǎng)和輔助車間系統(tǒng)的集控。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，單元機(jī)組監(jiān)控智能化被廣泛運(yùn)用到火電廠熱工自動(dòng)化控制中，這標(biāo)志著我國(guó)火電廠的熱工自動(dòng)化發(fā)生了質(zhì)的飛躍。儀表中的智能管理軟件在火電廠中運(yùn)用，通過(guò)智能傳感器獲得參數(shù)設(shè)置，通過(guò)計(jì)算各類誤差，自動(dòng)反映儀表的運(yùn)行狀況變化，并生成報(bào)告。例如：閥門智能管理軟件是判斷閥門是否正常的依據(jù)，是對(duì)閥門運(yùn)行調(diào)試、自動(dòng)標(biāo)定和開度的檢測(cè)，對(duì)閥門性能進(jìn)行評(píng)估。智能化的系統(tǒng)軟件為火電廠熱工技術(shù)中存在的隱患檢測(cè)提供基礎(chǔ)，在設(shè)備還未發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)發(fā)出報(bào)警，提示運(yùn)行、檢修人員修理。智能化的系統(tǒng)軟件提高了火電廠熱工機(jī)組運(yùn)行的安全性，為分析、預(yù)測(cè)機(jī)器性能發(fā)揮了作用。單元機(jī)組監(jiān)控智能化將使機(jī)組檢修人員對(duì)機(jī)器的檢測(cè)由定期檢測(cè)、被動(dòng)式維護(hù)轉(zhuǎn)向主動(dòng)式、預(yù)測(cè)式的維護(hù)方式。

火電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)中，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)范圍和產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)是當(dāng)前優(yōu)化控制過(guò)程的任務(wù)。隨著電力發(fā)展的進(jìn)步，安全化、經(jīng)濟(jì)化已經(jīng)取得了明顯的成效，火電廠中的安裝調(diào)試軟件將會(huì)得到廣泛應(yīng)用，在熱工過(guò)程進(jìn)行控制優(yōu)化。在確保環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的條件下，合理安排機(jī)組的負(fù)荷任務(wù)，使得單機(jī)AGC方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿珡S負(fù)荷分配方式。

經(jīng)濟(jì)在發(fā)展，火電廠運(yùn)行人員的素質(zhì)也在提高，因此輔助車間系統(tǒng)的集控也將被廣泛應(yīng)用。由于輔助車間的位置分散，信號(hào)差，網(wǎng)絡(luò)受到干擾，因此監(jiān)控系統(tǒng)主干通信可以采用多模光纜來(lái)保證信號(hào)。各個(gè)輔助車間選用不同的設(shè)備，控制系統(tǒng)的通訊協(xié)議也不同，因此，事先規(guī)劃好網(wǎng)絡(luò)通信轉(zhuǎn)化問(wèn)題很有必要。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，為保證火電廠的安全、環(huán)保和高效率，必須加強(qiáng)信息化技術(shù)的應(yīng)用?；痣姀S熱工自動(dòng)化系統(tǒng)必將向著智能化、一體化方向發(fā)展。

［1］李陽(yáng)春，夏靜波.火電廠熱工自動(dòng)化的發(fā)展和展望［J］.電站系統(tǒng)工程，2003，19（6）：55～56

［2］張東實(shí)，李亮.火電廠輸煤自動(dòng)化的發(fā)展與探討［J］.電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2009，31（6）：52～54