论文部分内容阅读
摘要：火力发电作为当代我国电力生产的主要形式之一，本文通过对我国火力发电厂热工自动化技术系统的简要介绍，讨论了热工自动化技术在实际应用中的发展趋势，以供相关人士参考。
关键词：热电；自动化；热工
【分类号】：TM621
1.电厂热工自动化及其在我国的发展
1.1电厂热工自动化的概念
火力发电厂热工自动化的主要概念是以火力发电过程中数据的测量、信息的处理、设备的自动控制、报警和自动保护为基础，通过自动化系统的控制来达到无人操作的过程。在火力发电厂生产过程中为了使发电设备的安全有所保障，需要对设备进行自动化控制，以避免重大事故的发生，同时也减少了一定的人力资源。一般的火电自动化系统都分为四个子系统，其中以自检系统、控制系统、报警系统、保护系统为主。
1.2电厂热工自动化在我国的发展
我国火力发电厂的热工自动化技术近年来得到了非常迅猛的发展，其核心技术Distributed Control System（DCS）更是被我国发电企业所应用。DCS技术主要是通过设备的分散控制来达到数据和信息的自动化处理，在我国350MW以上的火电机组上应用较为广泛，其经济性和安全性被我国发电企业所认同。近年来随着计算机软件可视化效果的提高，DCS技术得到了极大的发展和应用，通讯接口的识别和管理系统数据的共享为火力发电厂的信息化处理提供了必要保障，同时DCS的分散控制也起到了非常好的效果。
2.电厂热工自动化技术构成
2.1热工测量技术方面
2.1.1温度测量，火电厂热工测量控制系统中的温度测量传感器（SENSER），采用热电偶热电阻，少数地方采用其他热敏元件如金属膜（双金属膜）水银 温包等作为温度测量的一次元件。热电的冷端补偿，依据控制系统的不同而采用各种不同的方法现用通常采用的方法有：冷端补偿器，恒温箱，用热电阻测量接线盒中的温度然后在软件中进行修正，补偿导线直接进入电子室由DCS系统的信号调整模件进行补偿处理。
2.1.2压力（真空）测量，传感器为应变原理的膜片，弹簧管，变送器为位移检测原理或电阻电容检测原理，（4～20mA），二次仪表以数显为多。
2.1.3流量测量，以采用标准节流件依据差压原理测量为主，少数地方采用齿轮流量计或涡轮流量计，如燃油流量的测量。大机组中的主蒸汽流量测量许多地方不用节流件，利用汽机调节级的压力通用公式计算得出。用节流件测量主汽流量时一般都有压力温度补偿。
2.1.4液位（料位）测量，液位测量以差压原理经压力补偿测量为主流，电接点，工业电视并用。云膜或轻液双色水位计仍在使用。有用浮子及电磁原理的液位开关。料位测量以称重式或电容式传感器配4～20mA变送器测量，也有用浮子式或超声波原理。
2.2自动控制及其系统
2.2.1汽包水位自动调节系统一般采用典型的三冲量系统或串级系统，在大型单元机组中一般设计有全程调节，因此有单冲量，三冲量之间的切换逻辑，一般依据负荷 来切换。采用启动电泵和汽泵的系统还有电泵与小汽机之间的切换，也依据负荷来切换。大型机组的水位控制一般直接控制电泵或小汽机的转速，给水调门全开以节约能源。
2.2.2燃烧调节系统中的送风系统通常采用风煤比加氧量校正，炉膛负压系统与送风系统之间采用动态联系，通常设计有加负荷时先加风再加煤减负荷时先减煤后减风 逻辑以及过燃烧逻辑。
2.2.3主汽压力调节系统通常为串级调节系统。
主汽温度调节系统一般以减温水调节为主，辅以尾部烟道档板调节或喷燃器角度调节系统。现在，在大型单元机组中的汽温调节系统一般采用比较新的控制策略，通常应用的有： 预估算法控制，自适应控制，补偿法控制以及具有观察器的状态变量控制等。
2.3关于DCS目前大机组的仪控系统大多选用DCS系统
DCS系统在火电厂发电机组控制中的应用已有10多年的历史了，而且正在越来越多地得到应 用。DCS系统是相对于计算机集中控制系统而言的计算机（或微机）控制系统，它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的，是过程控制专家们借用计算机局 域网研究成果，把局域网变成一个实时性，可靠性要求很高的网络型控制系统，运用于过程控制领域。
3.电厂热工自动化技术应用趋势
3.1单元机组监控智能化
单元机组DCS的普及应用，使得机组的监控面貌焕然一新，但是它的监控智能化程度在电力行业却没有多大提高。虽然许多智能化的监视、控制软件在国内化工、冶金行业中都有较好的应用并取得效益，可在我国电力行业直到近几年才开始有所起步。随着技术的进步，火电厂单元机组自动化系统的智能化将是一种趋势，因此未来数年里，实现信息智能化的仪表与软件将会在火电厂得到发展与应用。具体包括：仪表智能管理软件、阀门智能管理软件、重要转动设备的状态智能管理软件、智能化报警软件的发展与应用。
3.2单元机组监控系统的物理配置趋向集中布置
过去一个集控室的概念，通常为一台单元机组独用或为二台机组合用，电子室分成若干个小型的电子设备间，分别布置在锅炉汽轮机房或其它主设备附近。其优点是节省了电缆。但随着机组容量的提高、计算机技术的发展和管理水平的深化，近几年集控室的概念扩大，出现了全厂单元机组集中于一个控制室，单元机组的电子设备间集中，现场一般的监视信号大量采用远程I/O柜的配置方式趋势，提高了机组运行管理水平。
3.3 APS技术应用
APS是机组级顺序控制系统的代名词在机组启动中，仅需按下一个启动控制键，整个机组就将按照设计的先后顺序、规定的时间和各控制子系统的工作情况，自动启停过程中的相关设备，协调机炉电各系统的控制在少量人工干预甚至完全不用人工干预的情况下，自动地完成整台机组的启停。但由于设备自身的可控性和可用率不满足自动化要求，加上一些工艺和技术上还存在问题，需要深入地分析研究和改进，所以目前燃煤机组实施APS系统的还不多见。
3.4过程控制优化软件将得到进一步应用
进一步提高模拟量控制系统的调节范围和品质指标，是火电厂热工自动化控制技术研究的一个方向。虽然目前有关自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等技术，在电厂控制系统优化应用的报道有不少，但据笔者了解真正运行效果好的不多。随着电力行业竞争的加剧，安全、经济效益方面取得明显效果、通用性强、安装调试方便的优化控制专用软件将会在电厂得到亲睐、进一步发展与应用。SIS系统将结合生产实际进行二次开发，促进自身应用技术走向成熟，在确保火电厂安全、环保、高效益，和深化信息化技术应用中发挥作用。
3.5辅助车间集控将得到全面推广
随着发电厂对减员增效的要求和运行人员整体素质的提高，辅助车间通过辅控网集控将会得到进一步全面推广。但在实施过程中，目前还存在一些问题，比如确保通信信号的可靠性、接口连接协议等。
3.6无线测量技术应用
无线测量技术能监视和控制运行过程中发生的更多情况，获得关键的工艺信息，整合进入DCS。除节省大量安装成本以外，还将推动基本过程和自动化技术的改善。如供热、供油和煤计量，酸碱、污水区域测量等，都可能通过无线测量技术实现远程监控。
3.7火电厂机组检修运行维护方式将改变
随着电力市场的竞争，发电企业将趋向集约化经营和管理结构扁平化，为提高经济效益，发电企业在多发电，以提高机组利用小时的同时，将会通过减少生产人员的配备，密切与外包检修企业之间的联系，让专业检修队伍取替本厂检修队伍的方式来提高劳动生产率。因此检修维修工作社会化将是一种趋势。
参考文献：
[1]杜磊磊.火电厂热工自动控制可靠性分析[J].科技促进发展（应用版），2011（04）.
[2]谢志滨.某火力发电厂主厂房建筑施工技术探讨[J].黑龙江科技信息，2011（26）.
[3]刘坚.基于新技术的水力发电厂直流系统[J].中国水能及电气化，2011（08）
关键词：热电；自动化；热工
【分类号】：TM621
1.电厂热工自动化及其在我国的发展
1.1电厂热工自动化的概念
火力发电厂热工自动化的主要概念是以火力发电过程中数据的测量、信息的处理、设备的自动控制、报警和自动保护为基础，通过自动化系统的控制来达到无人操作的过程。在火力发电厂生产过程中为了使发电设备的安全有所保障，需要对设备进行自动化控制，以避免重大事故的发生，同时也减少了一定的人力资源。一般的火电自动化系统都分为四个子系统，其中以自检系统、控制系统、报警系统、保护系统为主。
1.2电厂热工自动化在我国的发展
我国火力发电厂的热工自动化技术近年来得到了非常迅猛的发展，其核心技术Distributed Control System（DCS）更是被我国发电企业所应用。DCS技术主要是通过设备的分散控制来达到数据和信息的自动化处理，在我国350MW以上的火电机组上应用较为广泛，其经济性和安全性被我国发电企业所认同。近年来随着计算机软件可视化效果的提高，DCS技术得到了极大的发展和应用，通讯接口的识别和管理系统数据的共享为火力发电厂的信息化处理提供了必要保障，同时DCS的分散控制也起到了非常好的效果。
2.电厂热工自动化技术构成
2.1热工测量技术方面
2.1.1温度测量，火电厂热工测量控制系统中的温度测量传感器（SENSER），采用热电偶热电阻，少数地方采用其他热敏元件如金属膜（双金属膜）水银 温包等作为温度测量的一次元件。热电的冷端补偿，依据控制系统的不同而采用各种不同的方法现用通常采用的方法有：冷端补偿器，恒温箱，用热电阻测量接线盒中的温度然后在软件中进行修正，补偿导线直接进入电子室由DCS系统的信号调整模件进行补偿处理。
2.1.2压力（真空）测量，传感器为应变原理的膜片，弹簧管，变送器为位移检测原理或电阻电容检测原理，（4～20mA），二次仪表以数显为多。
2.1.3流量测量，以采用标准节流件依据差压原理测量为主，少数地方采用齿轮流量计或涡轮流量计，如燃油流量的测量。大机组中的主蒸汽流量测量许多地方不用节流件，利用汽机调节级的压力通用公式计算得出。用节流件测量主汽流量时一般都有压力温度补偿。
2.1.4液位（料位）测量，液位测量以差压原理经压力补偿测量为主流，电接点，工业电视并用。云膜或轻液双色水位计仍在使用。有用浮子及电磁原理的液位开关。料位测量以称重式或电容式传感器配4～20mA变送器测量，也有用浮子式或超声波原理。
2.2自动控制及其系统
2.2.1汽包水位自动调节系统一般采用典型的三冲量系统或串级系统，在大型单元机组中一般设计有全程调节，因此有单冲量，三冲量之间的切换逻辑，一般依据负荷 来切换。采用启动电泵和汽泵的系统还有电泵与小汽机之间的切换，也依据负荷来切换。大型机组的水位控制一般直接控制电泵或小汽机的转速，给水调门全开以节约能源。
2.2.2燃烧调节系统中的送风系统通常采用风煤比加氧量校正，炉膛负压系统与送风系统之间采用动态联系，通常设计有加负荷时先加风再加煤减负荷时先减煤后减风 逻辑以及过燃烧逻辑。
2.2.3主汽压力调节系统通常为串级调节系统。
主汽温度调节系统一般以减温水调节为主，辅以尾部烟道档板调节或喷燃器角度调节系统。现在，在大型单元机组中的汽温调节系统一般采用比较新的控制策略，通常应用的有： 预估算法控制，自适应控制，补偿法控制以及具有观察器的状态变量控制等。
2.3关于DCS目前大机组的仪控系统大多选用DCS系统
DCS系统在火电厂发电机组控制中的应用已有10多年的历史了，而且正在越来越多地得到应 用。DCS系统是相对于计算机集中控制系统而言的计算机（或微机）控制系统，它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的，是过程控制专家们借用计算机局 域网研究成果，把局域网变成一个实时性，可靠性要求很高的网络型控制系统，运用于过程控制领域。
3.电厂热工自动化技术应用趋势
3.1单元机组监控智能化
单元机组DCS的普及应用，使得机组的监控面貌焕然一新，但是它的监控智能化程度在电力行业却没有多大提高。虽然许多智能化的监视、控制软件在国内化工、冶金行业中都有较好的应用并取得效益，可在我国电力行业直到近几年才开始有所起步。随着技术的进步，火电厂单元机组自动化系统的智能化将是一种趋势，因此未来数年里，实现信息智能化的仪表与软件将会在火电厂得到发展与应用。具体包括：仪表智能管理软件、阀门智能管理软件、重要转动设备的状态智能管理软件、智能化报警软件的发展与应用。
3.2单元机组监控系统的物理配置趋向集中布置
过去一个集控室的概念，通常为一台单元机组独用或为二台机组合用，电子室分成若干个小型的电子设备间，分别布置在锅炉汽轮机房或其它主设备附近。其优点是节省了电缆。但随着机组容量的提高、计算机技术的发展和管理水平的深化，近几年集控室的概念扩大，出现了全厂单元机组集中于一个控制室，单元机组的电子设备间集中，现场一般的监视信号大量采用远程I/O柜的配置方式趋势，提高了机组运行管理水平。
3.3 APS技术应用
APS是机组级顺序控制系统的代名词在机组启动中，仅需按下一个启动控制键，整个机组就将按照设计的先后顺序、规定的时间和各控制子系统的工作情况，自动启停过程中的相关设备，协调机炉电各系统的控制在少量人工干预甚至完全不用人工干预的情况下，自动地完成整台机组的启停。但由于设备自身的可控性和可用率不满足自动化要求，加上一些工艺和技术上还存在问题，需要深入地分析研究和改进，所以目前燃煤机组实施APS系统的还不多见。
3.4过程控制优化软件将得到进一步应用
进一步提高模拟量控制系统的调节范围和品质指标，是火电厂热工自动化控制技术研究的一个方向。虽然目前有关自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等技术，在电厂控制系统优化应用的报道有不少，但据笔者了解真正运行效果好的不多。随着电力行业竞争的加剧，安全、经济效益方面取得明显效果、通用性强、安装调试方便的优化控制专用软件将会在电厂得到亲睐、进一步发展与应用。SIS系统将结合生产实际进行二次开发，促进自身应用技术走向成熟，在确保火电厂安全、环保、高效益，和深化信息化技术应用中发挥作用。
3.5辅助车间集控将得到全面推广
随着发电厂对减员增效的要求和运行人员整体素质的提高，辅助车间通过辅控网集控将会得到进一步全面推广。但在实施过程中，目前还存在一些问题，比如确保通信信号的可靠性、接口连接协议等。
3.6无线测量技术应用
无线测量技术能监视和控制运行过程中发生的更多情况，获得关键的工艺信息，整合进入DCS。除节省大量安装成本以外，还将推动基本过程和自动化技术的改善。如供热、供油和煤计量，酸碱、污水区域测量等，都可能通过无线测量技术实现远程监控。
3.7火电厂机组检修运行维护方式将改变
随着电力市场的竞争，发电企业将趋向集约化经营和管理结构扁平化，为提高经济效益，发电企业在多发电，以提高机组利用小时的同时，将会通过减少生产人员的配备，密切与外包检修企业之间的联系，让专业检修队伍取替本厂检修队伍的方式来提高劳动生产率。因此检修维修工作社会化将是一种趋势。
参考文献：
[1]杜磊磊.火电厂热工自动控制可靠性分析[J].科技促进发展（应用版），2011（04）.
[2]谢志滨.某火力发电厂主厂房建筑施工技术探讨[J].黑龙江科技信息，2011（26）.
[3]刘坚.基于新技术的水力发电厂直流系统[J].中国水能及电气化，2011（08）