李寧

（大唐太原第二熱電廠，山西 太原 030041）

熱工自動化技術作為火力發(fā)電廠的重要技術之一，能夠幫助設備運行，提高機組的工作效率，提升其發(fā)電工作的精準程度，優(yōu)化熱控系統(tǒng)控制有效性的同時避免出現(xiàn)不必要的誤動。所以，電廠需要高度重視熱工自動化技術，在明確其存在不足的基礎之上加以改進，從而保障熱控設備以及熱控系統(tǒng)運行的可靠性，保護好機組的經(jīng)濟安全。

1 電廠熱工自動化應用技術發(fā)展現(xiàn)狀

隨著技術改革的不斷深化，目前，電廠熱工自動化水平也取得了長足的進步，能夠在設備、系統(tǒng)以及控制結構、控制范圍等方面實現(xiàn)突破與優(yōu)化。逐漸淘汰了火電廠的老機組以及初投產(chǎn)機組，實現(xiàn)了主輔機設備的有效、可靠控制。

電廠熱工自動化技術應用的核心是自動控制系統(tǒng)，其主要由過熱器、省煤器、給水閥所組成，把工業(yè)生產(chǎn)過程之中的溫度、壓力、液位、濃度等多個因素進行自動化控制的系統(tǒng)稱為過程控制系統(tǒng)，這樣就能夠保障鍋爐在正常的溫度下安全運行，同時，汽包的水位穩(wěn)定在一定的范圍。其中，測量變送器的主要功能就是用來測量被調量，同時，對于這種參數(shù)進行信號轉化，給定元件則是為了去設置被調量的給定值和電信號的，調節(jié)器能夠根據(jù)調量信號以及給定值比較后的偏差信號，遵循一定的控制指令規(guī)律傳送給執(zhí)行器，執(zhí)行器根據(jù)控制指令來改變調節(jié)量。所以，綜合來看，調節(jié)機構是指接受控制作用去改變調節(jié)量變化的具體設備，所控制的對象是被控制的熱工生產(chǎn)過程及其設備。

所以，電廠應用熱工自動化技術，不僅僅是電廠安全運行以及對于設備性能完善改造的主要手段，同時，也是電子技術與計算機技術迅速發(fā)展的產(chǎn)物。在發(fā)展的過程中，對主輔機的自動化設備也提出了更高的要求，除了要滿足安全、經(jīng)濟的需求之外，還要符合廠站獨立經(jīng)濟核算的實際要求，即廠站應用的“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)、同網(wǎng)同質同價”電力經(jīng)營策略；新型自動化裝置要能夠與調頻調峰要求相適應，提升火電廠自身的控制能力。

但是目前所應用的電廠熱工自動化技術也存在著不足，故障離散性相對較大，很多環(huán)節(jié)都會存在著不穩(wěn)定因素：例如保護信號取樣及配置方式、測量設備、控制設備、執(zhí)行設備、電纜、電源、熱控設備以及技術人員外部控制等多種因素，都會導致其裝置故障、機組跳閘以及設備的損壞，嚴重時還會導致安全事件，機組運行參數(shù)異常波動等。所以，需要電廠提升自身的熱工自動化技術水平，在掌握熱工被控對象、變送器使用方法、執(zhí)行器運行原理、調節(jié)器應用措施、熱工系統(tǒng)主要控制方式以及評價體系的基礎之上，有效實現(xiàn)技術提升與技術應用。

2 加強應用具體措施

2.1 優(yōu)化單元機組分散控制系統(tǒng)的配置

在分散控制系統(tǒng)配置時，應該明確操作員站、工程師站、實時數(shù)據(jù)服務器以及通訊網(wǎng)絡之間的功能劃分，冗余配置應該可靠、安全。為了照顧到后續(xù)的檢修與維護環(huán)節(jié)，工程師站與操作員站都應該具備檢修功能，同時，還要增加單元機組集控室內的操作員站數(shù)量。而在配置控制器時，更應該嚴格遵循其分開配置的獨立性要求，不能為了便利日常操作而降低控制器的實際數(shù)量，因為系統(tǒng)配置的分散性能夠較好地提升對機組的保護，由此避免機組出現(xiàn)停運事故等現(xiàn)象時產(chǎn)生不可控制的損失。

配置細節(jié)上需要注意，比如水泵以及送風機需要配置在不同的控制器之中，一些冗余及組合的設備為了發(fā)揮其最大作用應該縱向組合。在同一個控制系統(tǒng)中，比如給煤機、磨煤機以及風門等都是在同一個控制器之內，這些控制配置全部完成之后，要確保參數(shù)的精準設置，保障重要監(jiān)控信號不會因為故障問題而斷開監(jiān)視聯(lián)系，加強對汽包水位、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度以及爐膛壓力的參數(shù)控制。

除了參數(shù)配置之外，IO信號需要配置在相應的模件上，重要的關鍵參數(shù)選擇三重冗余變送器測量，其余關鍵參數(shù)則可以使用雙重冗余變送器測量，保障并控制回路的輸出與輸入信號布置在同一個控制器的模件機柜之中，且其之間應該是互不干擾，相互隔離的，這也在一定程度上提升了模件輸入輸出信號的穩(wěn)定性，避免因為電壓的傳入，而讓通道產(chǎn)生故障及損壞等現(xiàn)象。

對于DCS系統(tǒng)，在應用上應該滿足《熱工自動化系統(tǒng)檢修運行維護規(guī)程》《火力發(fā)電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)技術條件》《全國電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案》等相關法規(guī)的實際要求，DCS自身還需要達到電磁兼容的實際要求，并且結合其火力發(fā)電廠的實際運營需求，建立聲光報警系統(tǒng)，從而優(yōu)化信號情況。根據(jù)通訊需求，平時應該采取ETS雙網(wǎng)的通訊系統(tǒng)，以此避免因為個別部分通訊故障而集體故障的現(xiàn)象，保證另一個通訊系統(tǒng)能夠正常工作。

2.2 明確應用類型

熱工自動化技術在發(fā)電廠中的應用主要體現(xiàn)在3個系統(tǒng)上，分別是DCS系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)以及熱工測量技術，這三種應用技術共同構成了熱工自動化技術，在發(fā)電廠的日常運營中發(fā)揮重要作用。DCS系統(tǒng)能夠有效結合局域網(wǎng)技術與發(fā)電機組，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡化，加強對其他口令與信號的控制和處理；而自動控制系統(tǒng)則是主要對于各種參數(shù)進行調節(jié)，比如燃燒溫度、主汽溫度以及水位調節(jié)等，且在開環(huán)控制以及壓力控制方面也有著良好的表現(xiàn)。熱工測量技術則是利用檢測原理來實現(xiàn)壓力、流量以及液位的測量。所以，想要提升發(fā)電廠的熱工自動化技術，除了需要提升其機組的智能化，還需要讓技術人員明確技術要點，通過培訓、教學工作規(guī)范技術應用，實現(xiàn)熱工自動化技術的系統(tǒng)性應用。

2.3 不斷更新熱工自動化技術

除了傳統(tǒng)的熱工自動化技術之外，目前，我國也開發(fā)了全新的技術，比如SIS系統(tǒng)應用以及變頻技術應用，SIS系統(tǒng)能夠更好地對電廠信息進行數(shù)據(jù)交換與信息共享，其智能化與自動化體現(xiàn)在了設備故障的自我診斷與自我修復上，不僅僅能夠對數(shù)據(jù)進行采集、整理與存儲，同時，也能夠進行分析、判斷以及運行控制優(yōu)化。變頻技術則是能夠在電力生產(chǎn)的過程之中，積極促進低速轉動力矩、動態(tài)速度，提升調整行為的范圍與精確程度，且交流變頻調速技術也通常會應用在高壓電機之上。從長遠的角度上看，變頻技術自身也具備節(jié)能減排的特征，是未來電廠熱工自動化技術的發(fā)展趨勢。

2.4 加強熱工保護系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)設備

在熱工保護系統(tǒng)的應用中，一般都遵循著“杜絕拒動，防止誤動”的配置原則，所以，為了進一步保護熱工系統(tǒng)，可以適當增加證實信號與報警系統(tǒng)，單獨設置觸發(fā)停機停爐保護信號的開關量儀表以及模擬量變送器，控制指令遵循有效保護的原則，按照一定的控制邏輯啟動跳閘繼電器。

在用于連鎖保護的通信網(wǎng)絡傳送的開關量點中，應優(yōu)化加延時或上網(wǎng)點的形式，利用硬線連接的形式來減少信號的瞬時間干擾所造成的錯誤動作，提升信號的穩(wěn)定性與可靠性，從根本上優(yōu)化熱工的邏輯控制與設備的穩(wěn)定程度。

2.5 提高設備自動化水平

熱控AGC控制是負荷調節(jié)的中樞系統(tǒng)，而鍋爐、汽輪機等的調節(jié)裝置是系統(tǒng)的“手”和“腳”，空有先進的控制系統(tǒng)而“手”“腳”不聽指揮是無法達到高效的負荷控制效果的，尤其是需要事先快速的二次、三次調峰的需求和面對調度系統(tǒng)嚴格的AGC考核。目前，大多數(shù)火電廠AGC控制策略主要采用負荷指令前饋PID反饋的調節(jié)方案，這種方案要求前饋控制回路的參數(shù)必須定得非常精確，機組對煤種穩(wěn)定、機組設備穩(wěn)定、機組運行方式成熟、調節(jié)系統(tǒng)的準確高效要求很高。如果設備控制能力較差，則整個控制會出現(xiàn)消除擾動能力差，易出現(xiàn)參數(shù)大幅波動及調節(jié)振蕩情況；機組負荷升降速率較低；燃料、給水等控制量波動大；主、再熱汽溫的控制品質相對較差等一系列的問題。

另外，引起上述問題的原因還有隨著機組工況和煤種的變化，機組被控對象的動態(tài)特性已變得越來越差，過程的滯后和慣性變得越來越大，對象非線性和時變性的特征也越來越明顯。在這種情況下，常規(guī)的AGC調節(jié)方案已很難協(xié)調好控制系統(tǒng)快速性與穩(wěn)定性之間的矛盾。要從根本上解決上述問題，應將先進的控制技術，比如預測控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、自適應控制、模糊控制等技術應用到火電機組的優(yōu)化控制中來，控制策略的質量取決于調節(jié)結構是否嚴格執(zhí)行策略。

3 結束語

綜上所述，目前電廠在提升熱工自動化技術方面還有很大的發(fā)展空間，需要在明確發(fā)展現(xiàn)狀以及技術應用基本概念的基礎之上，加強對技術的研究以及技術的應用與掌握，細化參數(shù)配置細節(jié)，從而提升應用效果，保障電廠能夠在安全生產(chǎn)的前提下達到負荷控制的良好效果。