劉姝穎

摘 要：隨著電力事業(yè)的發(fā)展，火電廠熱工自動(dòng)化程度不斷提高，使得熱工自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)在火電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的作用愈來(lái)愈顯得重要。目前，我國(guó)在火力發(fā)電領(lǐng)域加強(qiáng)了技術(shù)改革，現(xiàn)階段的電廠熱工自動(dòng)化已經(jīng)得到了很大的發(fā)展。隨著電力行業(yè)體制改革，火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)改造已成為必然。該文就火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)改造進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：火電廠 熱工自動(dòng)化 改造

中圖分類(lèi)號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（c）-0048-02

自動(dòng)化隨著電力事業(yè)的發(fā)展，機(jī)組容量的增大，火電廠熱工自動(dòng)化程度不斷提高，熱工監(jiān)控范圍不斷擴(kuò)大，使得熱工自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)在火電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的作用愈來(lái)愈顯得重要，而目前，電力生產(chǎn)企業(yè)的熱工自動(dòng)化系統(tǒng)也處于不斷的升級(jí)改造當(dāng)中。作為機(jī)組主要控制系統(tǒng)的DCS，火電廠熱工自動(dòng)化已在控制結(jié)構(gòu)和控制范圍上發(fā)生了巨大的變化；另一方面隨著廠級(jí)監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和基于現(xiàn)代控制理論的控制技術(shù)的應(yīng)用，給熱工自動(dòng)化系統(tǒng)注入了新的活力。本文呢在深入探析我國(guó)火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、DCS功能范圍的基礎(chǔ)上，提出汽輪機(jī)控制系統(tǒng)改造優(yōu)化方案，為火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)改造提供了理論指導(dǎo)。

1 熱工自動(dòng)化的現(xiàn)狀

熱工自動(dòng)化技術(shù)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理、決策，達(dá)到確保安全、增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、減員增效等目的的綜合性高新技術(shù)。其中，測(cè)量裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)在原理和結(jié)構(gòu)上沒(méi)有新的變化，只是引入了智能化、網(wǎng)絡(luò)通信接口、微處理器等，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程設(shè)定、控制，逐步向現(xiàn)場(chǎng)總線方向發(fā)展，其核心已逐步由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)取代。未來(lái)一段時(shí)間里，現(xiàn)場(chǎng)總線將與DCS、PLC相互依存發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線借助于DCS和PLC平臺(tái)發(fā)展自身的應(yīng)用空間，DCS和PLC則借助于現(xiàn)場(chǎng)總線完善自身的功能。

2 DCS改造的現(xiàn)狀及其功能范圍

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，DCS系統(tǒng)成為火力發(fā)電廠不可缺少的重要組成部分，其精準(zhǔn)高效的自動(dòng)化程度，得到了相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士的認(rèn)可。從指標(biāo)測(cè)試和運(yùn)行狀況來(lái)看，通過(guò)DCS改造之后火電廠機(jī)組的系統(tǒng)功能指標(biāo)大致都已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)的基本要求，即：完善的人機(jī)界面交互功能和畫(huà)面監(jiān)控功能；同時(shí)順序控制系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了熱力系統(tǒng)的輔機(jī)和相關(guān)設(shè)備按順序和時(shí)間間隔自動(dòng)動(dòng)作，從而在很大程度上減少了人工操作，最終保證了設(shè)備運(yùn)行的的安全性；系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)都大大優(yōu)于原系統(tǒng)，熱工自動(dòng)投入率達(dá)到100%，機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的投入，使機(jī)組運(yùn)行中主要熱力參數(shù)控制穩(wěn)定，AGC投入使機(jī)組對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷適應(yīng)能力增強(qiáng)。其控制功能情況大致如下。

（1）單元機(jī)組DCS系統(tǒng)

典型的DCS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由過(guò)程控制層、控制管理層和生產(chǎn)管理層組成.過(guò)程控制層采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)總線接口模件作為DCS I/O模件連接現(xiàn)場(chǎng)總線智能設(shè)備，從系統(tǒng)上將熱工控制與電氣控制合二為一構(gòu)成單元機(jī)組DCS-FCS控制系統(tǒng)。

（2）公用DCS系統(tǒng)

燃油泵房、儀表及檢修用壓縮空氣系統(tǒng)、熱網(wǎng)系統(tǒng)、脫硝氨氣站、廠用電公用部分等納入機(jī)組公用域監(jiān)控，可分別由任一單元機(jī)組DCS操作員站進(jìn)行監(jiān)控，正常運(yùn)行時(shí)通過(guò)閉鎖由#1機(jī)組操作站監(jiān)控，當(dāng)#1機(jī)組檢修時(shí)，監(jiān)控權(quán)可切換至#2機(jī)組操作站監(jiān)控。

（3）輔助車(chē)間DCS系統(tǒng)

鍋爐補(bǔ)給水處理、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)、凈水站、綜合水泵房、污水處理系統(tǒng)、電除塵、氣力除灰、機(jī)械除渣、汽水取樣及加藥系統(tǒng)、集中空調(diào)等輔助車(chē)間組成全廠輔助車(chē)間分散控制系統(tǒng)。

監(jiān)控布置為“3+1”即“3分散+1集中”，即在現(xiàn)場(chǎng)水、煤、灰3個(gè)分散控制點(diǎn)分別設(shè)置操作員站和控制柜，同時(shí)在主廠房集中控制室內(nèi)也設(shè)置操作站，與現(xiàn)場(chǎng)操作站的通訊連接采用光纖。

3 火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)改造策略

（1）提高機(jī)組整體運(yùn)行水平

通過(guò)改造要做到降低煤耗、提高可用率、減少運(yùn)行人員，并能實(shí)現(xiàn)AGC和適應(yīng)調(diào)頻調(diào)峰要求。因此，老機(jī)組自動(dòng)化改造工作不能獨(dú)立進(jìn)行，必須與主機(jī)、輔機(jī)的技術(shù)更新工作配合進(jìn)行。完善的自動(dòng)化只能建立在可控性好的機(jī)組和可靠性高的自動(dòng)化裝置基礎(chǔ)上，任何脫離主輔機(jī)改造的自動(dòng)化改造都是難以取得實(shí)效的。

（2）變頻器突破高端路線

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模增大，所使用的高壓電動(dòng)機(jī)的容量也越來(lái)越大。高壓交流大功率電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)會(huì)造成許多危害，如對(duì)電網(wǎng)造成電壓的下降，影響共網(wǎng)其它設(shè)備的正常運(yùn)行；再則會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)及其所帶設(shè)備造成沖擊，加速設(shè)備的老化和損壞，增加設(shè)備的維護(hù)量。故高壓交流大功率電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)成為各行各業(yè)日益關(guān)注的問(wèn)題。相比傳統(tǒng)的軟啟動(dòng)方式，火電廠變頻器軟啟動(dòng)裝置不僅具備體積小、重量輕、啟動(dòng)重復(fù)性強(qiáng)、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便、系統(tǒng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，還可以在限流的同時(shí)保持較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)真正的平滑啟動(dòng)過(guò)程。其特有的多單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)，無(wú)需額外配置濾波裝置，就可以很好地滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)諧波失真的要求。作為目前技術(shù)指標(biāo)最優(yōu)異的軟啟動(dòng)設(shè)備，廣電電氣還具有國(guó)產(chǎn)化所帶來(lái)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了極高的性?xún)r(jià)比，化解了進(jìn)口高壓變頻裝置價(jià)格昂貴的矛盾，在工業(yè)生產(chǎn)快速發(fā)展的趨勢(shì)下，無(wú)疑將成為客戶(hù)解決高壓交流大功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)問(wèn)題的最佳選擇。

（3）節(jié)能環(huán)保高壓變頻技術(shù)應(yīng)用

近幾年，由于能源緊張及生產(chǎn)工藝等各方面的要求，使用高壓火電廠高壓變頻器已成為大型生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能工作的必由之路。

高壓變頻器裝置主要由移相變壓器、功率單元、控制系統(tǒng)、旁路柜、水冷卻系統(tǒng)等部分組成，另外還可根據(jù)需要配置輸出LC濾波器。裝置的每一相都由三個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成，共包括9個(gè)功率單元。每個(gè)功率單元的主電路結(jié)構(gòu)完全一致，單個(gè)功率單元為基本的“交—直—交”逆變電路，主要包括橋式整流電路、直流濾波電容、橋式逆變電路等。移相變壓器二次側(cè)輸出的三相交流電通過(guò)三相整流橋變換為直流電，再輸入逆變橋（H橋）進(jìn)行逆變。通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)器件的通/斷狀態(tài)進(jìn)行SPWM控制，逆變橋可以輸出頻率和電壓均可調(diào)的交流電。輸出LC濾波器可以對(duì)輸出電壓進(jìn)行濾波，使輸出波形非常接近于正弦波。裝置具備旁路功能，在變頻器檢修期間可以將其旁路，同時(shí)將6kV/50Hz交流電源接到電動(dòng)機(jī)，以保證電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的連續(xù)性。裝置通過(guò)改變施加到高壓電動(dòng)機(jī)上的電源的頻率和電壓，可以實(shí)現(xiàn)高壓電動(dòng)機(jī)的調(diào)速運(yùn)行，可以大幅度地節(jié)約電能。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模增大，所使用的高壓電動(dòng)機(jī)的容量也越來(lái)越大。高壓交流大功率電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)會(huì)造成許多危害，如對(duì)電網(wǎng)造成電壓的下降，影響共網(wǎng)其它設(shè)備的正常運(yùn)行；再則會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)及其所帶設(shè)備造成沖擊，加速設(shè)備的老化和損壞，增加設(shè)備的維護(hù)量。但是經(jīng)過(guò)熱電行業(yè)的技術(shù)改革，可以在很大程度上解決這一問(wèn)題，從而使熱工自動(dòng)化系統(tǒng)得到了深度的優(yōu)化。

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