電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用分析

王玥++陳艷輝

摘 要 電力系統(tǒng)自動(dòng)化已經(jīng)成為我國(guó)電力技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在我國(guó)應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，因此有必要對(duì)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用情況進(jìn)行分析與探討。文章首先就電廠熱工自動(dòng)化的概念及其在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，在此基礎(chǔ)上就電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的構(gòu)成及應(yīng)用情況進(jìn)行了論述與分析。

關(guān)鍵詞 電廠熱工；自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）19-0002-02

隨著經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)科技迅速發(fā)展，目前我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度越來(lái)越高。電廠熱工自動(dòng)化隨火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，是我國(guó)的電力系統(tǒng)的重要組成部分。目前，我國(guó)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)走在發(fā)展前沿。從自動(dòng)化設(shè)備方面來(lái)看，傳統(tǒng)的組裝儀表已經(jīng)發(fā)展為現(xiàn)代的數(shù)字儀表，自動(dòng)化系統(tǒng)所采用的控制設(shè)備也向更精良的方向發(fā)展，必要時(shí)可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控畫面通過(guò)crt顯示器直觀顯示，監(jiān)控水平和監(jiān)控效率大大提高。

1 電廠熱工自動(dòng)化及其在我國(guó)的發(fā)展

1.1 電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)概述

簡(jiǎn)單的概括電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)就是，對(duì)火力發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)行中的物理量、化學(xué)量以及儀表設(shè)備等的運(yùn)行參數(shù)和工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控的技術(shù)。主要包括火力發(fā)電過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理、設(shè)備的自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)、異常報(bào)警和自動(dòng)保護(hù)等?；鹆Πl(fā)電過(guò)程中很多環(huán)節(jié)需要控制，如工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)安全等，單純的通過(guò)人為控制既浪費(fèi)人力又不能夠有效保障安全，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)按預(yù)設(shè)程序自動(dòng)操作，把操作人員從重復(fù)性的繁重勞動(dòng)中解放出來(lái)，減少了人力的同時(shí)還能夠有效保障安全，避免事故的發(fā)生。

1.2 我國(guó)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

我國(guó)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)起步較晚，20世紀(jì)80年代初基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)從美國(guó)引進(jìn)了300MW、600MW機(jī)組后，又進(jìn)口了美國(guó)的計(jì)算機(jī)，通過(guò)與國(guó)外廠商的合作，在80年代后期我國(guó)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)才算真正起步，擁有了分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，簡(jiǎn)稱DCS）。隨著近年計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，DCS技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展也極為迅速，目前DCS在我國(guó)火電廠機(jī)組的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。

2 電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)構(gòu)成

2.1 監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)（SIS）

SIS系統(tǒng)的作用是管理信息系統(tǒng)與各DCS之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，SIS系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控、性能計(jì)算與分析等。SIS系統(tǒng)軟件功能強(qiáng)大，電廠可以根據(jù)自身需求和實(shí)際情況啟動(dòng)分配不同的功能，我國(guó)自從SIS系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，由于對(duì)軟件系統(tǒng)不夠熟悉，大部分的電廠只啟用了SIS的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、打印報(bào)表等簡(jiǎn)單的功能，很多深化功能如基于熱經(jīng)濟(jì)性分析的運(yùn)行優(yōu)化、以品質(zhì)經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的控制優(yōu)化、以提高可靠性為目的的設(shè)備故障診斷等功能都未能

實(shí)施。

2.2 分散控制系統(tǒng)（DCS）

DCS系統(tǒng)是集中計(jì)算機(jī)及局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制的系統(tǒng)，它的應(yīng)用具有劃時(shí)代的意義，它是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，并在局域網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上得以實(shí)現(xiàn)，將局域網(wǎng)打造成一個(gè)安全可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)控制端，實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組的智能化自動(dòng)監(jiān)控功能，DCS系統(tǒng)在我國(guó)歷經(jīng)20年的發(fā)展，目前在火電廠的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，目前大機(jī)組儀控大部分都選擇應(yīng)用DCS系統(tǒng)，并且DCS系統(tǒng)在我國(guó)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)未來(lái)的發(fā)展中還會(huì)有相當(dāng)大的提升空間。

3 電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展前景

3.1 自律控制系統(tǒng)的應(yīng)用

自律控制系統(tǒng)是對(duì)電廠整體系統(tǒng)在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行自律控制、及單獨(dú)的子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行整體系統(tǒng)的自律調(diào)節(jié)，以保障電廠系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，使系統(tǒng)故障產(chǎn)生的不良影響降到最低。目前我國(guó)電廠應(yīng)用的DCS系統(tǒng)在自律控制方面還存在相當(dāng)大的可提升空間，目前現(xiàn)有的DCS分為水平分布型系統(tǒng)和層次分布型系統(tǒng)兩類，這兩類系統(tǒng)各存在一定的缺點(diǎn)，水平分布型系統(tǒng)具有協(xié)調(diào)性但缺乏自律控制性，而層次分布型系統(tǒng)具有自律控制性但缺乏協(xié)調(diào)性。未來(lái)自律控制系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)是整合現(xiàn)在DCS水平分布型系統(tǒng)和層次分布型系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)電廠DCS系統(tǒng)中任何一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，自律控制系統(tǒng)可以第一時(shí)間判斷，并自行調(diào)整工作狀態(tài)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性和自律控制性，自律控制系統(tǒng)在整個(gè)電廠系統(tǒng)中的應(yīng)用有利于保證電廠發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.2 綜合自動(dòng)化管控的實(shí)現(xiàn)

電廠是集生產(chǎn)與銷售于一體的企業(yè)，具有生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜、技術(shù)性強(qiáng)、資產(chǎn)密集、數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)，因此未來(lái)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向?qū)⑹峭ㄟ^(guò)綜合自動(dòng)化管控來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的管理和控制。綜合自動(dòng)化管控絕不局限于生產(chǎn)機(jī)組及儀表設(shè)備的控制，而是以電廠的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)熱工技術(shù)自動(dòng)化的同時(shí)，為電廠的管理和運(yùn)營(yíng)提供信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)化支撐。綜合自動(dòng)化管控集合了電廠的過(guò)程控制、廠級(jí)監(jiān)控、管理信息數(shù)據(jù)，將電廠的生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)管理整合在同一平臺(tái)下，以計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)、檢查和調(diào)整的廣義閉環(huán)思想使整個(gè)組織具有自優(yōu)化的能力，為實(shí)現(xiàn)組織目標(biāo)的最大化服務(wù)。

3.3 SCS與APS技術(shù)應(yīng)用

SCS（Sequence Control System）是DCS系統(tǒng)的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組設(shè)備的控制、聯(lián)鎖、保護(hù)以及順序控制啟停等功能。機(jī)組操作人員可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)操作，也可以將相關(guān)設(shè)備按子組進(jìn)行順序控制啟停。SCS會(huì)給出操作提示、報(bào)警等信息，用來(lái)指導(dǎo)操作人員正確操作。SCS系統(tǒng)一般具有功能組級(jí)順序控制和機(jī)組級(jí)順序控制兩個(gè)層次。功能組級(jí)順序控制只對(duì)本級(jí)有效，操作人員輸入控制命令，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)邏輯運(yùn)算，系統(tǒng)自動(dòng)向相關(guān)設(shè)備發(fā)出控制指令，指令完成發(fā)回信號(hào)即表示本級(jí)的控制操作完成。機(jī)組級(jí)順序控制也稱為機(jī)組自啟停系統(tǒng)（APS），APS為最高一級(jí)的控制，當(dāng)SCS系統(tǒng)接受APS的啟動(dòng)指令后，將機(jī)組從起始狀態(tài)按照程序控制步驟和順序啟動(dòng)至某一負(fù)荷，啟動(dòng)過(guò)程中只需設(shè)置少量斷點(diǎn)，由運(yùn)行人員確認(rèn)后自動(dòng)進(jìn)行。

3.4 過(guò)程控制優(yōu)化軟件實(shí)現(xiàn)更高性能

SIS系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍和廣泛，但是目前我國(guó)電廠對(duì)SIS系統(tǒng)的應(yīng)用并不深入，大部分電廠只啟用了相對(duì)簡(jiǎn)單的功能，如單純的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表打印等，更強(qiáng)大的深化功能都未被充分挖掘和實(shí)施，而隨著電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的深入發(fā)展，以及電力行業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中所面臨的挑戰(zhàn)，想在激烈競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，無(wú)論是在生產(chǎn)管控方面，還是在技術(shù)保障方面都要加強(qiáng)。因此未來(lái)我國(guó)電廠對(duì)SIS系統(tǒng)的應(yīng)用將會(huì)進(jìn)一步深入，基于熱經(jīng)濟(jì)性分析的運(yùn)行優(yōu)化、以品質(zhì)經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的控制優(yōu)化、以提高可靠性為目的的設(shè)備故障診斷等更偏重于過(guò)程控制的軟件功能將會(huì)被一一發(fā)掘和應(yīng)用。SIS系統(tǒng)將會(huì)結(jié)合電力生產(chǎn)實(shí)際需求進(jìn)行二次功能開發(fā)和優(yōu)化，對(duì)自動(dòng)化過(guò)程控制方面的軟件功能進(jìn)行加強(qiáng)和優(yōu)化，使SIS系統(tǒng)的綜合性更強(qiáng)，軟件系統(tǒng)技術(shù)更趨于成熟，通過(guò)優(yōu)化的過(guò)程控制軟件將會(huì)實(shí)現(xiàn)更高的性能，以滿足現(xiàn)代電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展需要，保障電力企業(yè)的綜合技術(shù)實(shí)力，使其在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

4 結(jié)束語(yǔ)

我們正處于一個(gè)科技高速發(fā)展的時(shí)代，電廠熱工技術(shù)自動(dòng)化和智能化的發(fā)展趨勢(shì)已勢(shì)不可擋，在未來(lái)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展當(dāng)中，現(xiàn)代化和科技化技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，熱工自動(dòng)化技術(shù)最終趨向高速化、智能化、一體化和透明化的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展與進(jìn)步，為熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了不斷拓展的空間。

參考文獻(xiàn)

[1]黎賓.智能控制及其在火電廠熱工自動(dòng)化的應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息，2007（19）.endprint