郭 凡
(內(nèi)蒙古國電能源投資有限公司錫林熱電廠,內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)
近十幾年來,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國火電廠自動化技術(shù)的發(fā)展腳步不斷加快?;痣姀S自動化是指在熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中采用自動檢測和控制系統(tǒng)對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行檢測和控制。
火電廠自動化的發(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個階段:
第一階段是在20世紀(jì)90年代初期,火電廠自動化控制受到重視,從而開始了火電廠自動化發(fā)展的嶄新歷程。分散控制系統(tǒng)(DCS)被廣泛應(yīng)用到火電廠自動化控制中。在80年代末,DCS已經(jīng)在國際上被廣泛應(yīng)用,然而在國內(nèi)只有少數(shù)地方被設(shè)為試點區(qū)。DCS是一項新興且成熟的技術(shù),它代替了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)被應(yīng)用在火電廠生產(chǎn)過程中。在當(dāng)時,以陸延昌總工程師為首的能源部熱工自動化領(lǐng)導(dǎo)小組經(jīng)過分析和探討,得出DCS是一項成熟的技術(shù),應(yīng)廣泛應(yīng)用到火電廠的結(jié)論。隨著我國科技的不斷創(chuàng)新發(fā)展,DCS的應(yīng)用使我國電廠的發(fā)展邁進(jìn)了一大步。
第二階段是90年代中期,火電廠自動化技術(shù)不斷完善并且逐步成熟,火電廠自動化水平不斷提高,這意味著我國火電廠實現(xiàn)自動控制化的程度越來越高,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)火電廠自動化體現(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)火電廠自動化中的控制系統(tǒng)(DEH)采用DCS設(shè)備,實現(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化技術(shù)進(jìn)行改造和創(chuàng)新,在火電廠的自動化控制中全面應(yīng)用DCS。此階段標(biāo)志著我國火電廠熱工自動化的設(shè)備水平已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平,總體應(yīng)用水平也正在逐步接近國際先進(jìn)水平。
第三階段是在90年代后期,對火電廠自動化設(shè)計提出新思路。我國火電廠自動化技術(shù)經(jīng)歷了初級階段的發(fā)展、鞏固,并在不斷努力中取得了一些成績,但仍存在一些問題。在2000年,對火電廠的規(guī)劃提出了電廠儀表和控制(I&C)系統(tǒng)設(shè)計原則,主要體現(xiàn)在以下4個方面:(1)單元機(jī)組控制進(jìn)一步智能化、自動化、控制中心小型化。(2)監(jiān)控系統(tǒng)物理分段設(shè)計原則在火電廠自動化中的應(yīng)用。(3)加強(qiáng)全廠輔助系統(tǒng)(車間)的集中監(jiān)控。(4)發(fā)展廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)和管理信息系統(tǒng)(MIS),形成全廠計算機(jī)監(jiān)控和信息網(wǎng)絡(luò)。這些設(shè)計思路將我國的火電廠控制推向更高的臺階,并走向國際化水平。
火電廠熱工自動化是指在熱力生產(chǎn)和發(fā)電的過程中,在無人參與的情況下,采用自動化儀表和自動化控制裝置進(jìn)行檢測和控制,通過自動檢測、自動調(diào)節(jié)、自動報警、自動保護(hù)等方式,獲取火電廠熱力過程的參數(shù)測量與協(xié)調(diào)控制。
火電廠熱工自動化包括自動檢測、自動控制、自動報警、自動保護(hù)4個方面:(1)自動檢測是指在最少人工參與的情況下,火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中,對溫度、料位、壓力、轉(zhuǎn)速、振動、流量等參數(shù)進(jìn)行自動測量,反映生產(chǎn)過程中運行狀態(tài)的物理量、化學(xué)量和設(shè)備工作的參數(shù)。自動檢測的參數(shù)是火電機(jī)組能否正常運行的一個依據(jù),通過自動檢測的參數(shù)可以分析核算機(jī)組的工作速度,同時也是事故分析的重要判斷依據(jù)。(2)自動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)電過程按照預(yù)定規(guī)律和預(yù)定數(shù)值自行調(diào)節(jié)和運行,保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定。自動控制可分為自動調(diào)節(jié)、順序控制和遠(yuǎn)方控制3個方面。(3)自動報警是指火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中檢測的參數(shù)與設(shè)定參數(shù)偏離時,會通過聲音、燈光提醒工作人員注意,以便及時發(fā)現(xiàn)故障并處理。(4)自動保護(hù)是指火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中,設(shè)備發(fā)生異常,檢測的參數(shù)與設(shè)定參數(shù)范圍不符以及相關(guān)設(shè)備運行條件不滿足要求時,相關(guān)設(shè)備會停止運行,以免造成嚴(yán)重故障。
(1)火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中,自動化系統(tǒng)越完善,檢測的數(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)火電廠熱工自動化系統(tǒng)的自動化程度越高,越能保證機(jī)組設(shè)備的安全運行,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,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)性和安全性。(3)火電廠熱力生產(chǎn)和發(fā)電過程中,如果遇到設(shè)備發(fā)生異常,自動化設(shè)備能及時進(jìn)行處理,保證設(shè)備及人身的安全。總之,火電廠的自動化系統(tǒng)技術(shù)為提高機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運行提供了保障,火電廠機(jī)組一旦離開自動化,就不可能實現(xiàn)最好的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
火電廠熱工自動化設(shè)備主要包括自動檢測儀表、自動控制儀表。
自動檢測儀表也被稱為熱工儀表。隨著計算機(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)越來越成熟,不斷呈現(xiàn)出集成化、智能化及微小化等特點。在1990年,熱工儀表和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)檢測系統(tǒng)已被火電廠運用。通過參數(shù)的采集與檢測,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)備的運行情況,并作出合理的安排?,F(xiàn)代火電廠的計算機(jī)信息管理系統(tǒng)已經(jīng)越來越完善,其自動化程度也越來越高?;痣姀S的自動化裝置經(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)型等幾個階段。
自動控制儀表也被稱作熱工自動調(diào)節(jié)裝置。其經(jīng)歷了5個階段: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型電動單元組合儀表;晶體管式的典型代表是DDZ-Ⅱ型電動單元組合儀表;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。
火電廠熱工自動化控制經(jīng)歷了單元機(jī)組監(jiān)控智能化、過程控制優(yōu)化以及現(xiàn)場和輔助車間系統(tǒng)的集控。隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,單元機(jī)組監(jiān)控智能化被廣泛運用到火電廠熱工自動化控制中,這標(biāo)志著我國火電廠的熱工自動化發(fā)生了質(zhì)的飛躍。儀表中的智能管理軟件在火電廠中運用,通過智能傳感器獲得參數(shù)設(shè)置,通過計算各類誤差,自動反映儀表的運行狀況變化,并生成報告。例如:閥門智能管理軟件是判斷閥門是否正常的依據(jù),是對閥門運行調(diào)試、自動標(biāo)定和開度的檢測,對閥門性能進(jìn)行評估。智能化的系統(tǒng)軟件為火電廠熱工技術(shù)中存在的隱患檢測提供基礎(chǔ),在設(shè)備還未發(fā)生嚴(yán)重故障時發(fā)出報警,提示運行、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)組運行的安全性,為分析、預(yù)測機(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)組檢修人員對機(jī)器的檢測由定期檢測、被動式維護(hù)轉(zhuǎn)向主動式、預(yù)測式的維護(hù)方式。
火電廠熱工自動化控制技術(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)試軟件將會得到廣泛應(yīng)用,在熱工過程進(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保證信號。各個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)化問題很有必要。
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熱工自動化系統(tǒng)必將向著智能化、一體化方向發(fā)展。
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