關(guān)于火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化策略的分析研究

王少君

摘 要：文章結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)當(dāng)前我國(guó)火電廠的熱工控制系統(tǒng)做了相關(guān)分析，其運(yùn)行過(guò)程中存在的各種問(wèn)題也做了相關(guān)探討，同時(shí)給出了一些解決方案。希望通過(guò)文章的分析研究，可以為業(yè)內(nèi)同行提供一些微薄的幫助，與此同時(shí)，也為我國(guó)的電力事業(yè)貢獻(xiàn)出自己的一份力量。

關(guān)鍵詞：火電廠；熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)；問(wèn)題；優(yōu)化策略

中圖分類號(hào)：TM621.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）27-0117-02

Abstract： Based on the author's working experience for many years， this paper analyzes the thermal control system of thermal power plant in our country， discusses the problems existing in the process of its operation， and gives some solutions at the same time， in the hope that the analysis and research of this article can provide some help for the industry colleagues， as well as for the power industry in China.

Keywords： thermal power plant； thermal automatic control system； problem； optimization strategy

引言

通常來(lái)說(shuō)，火電廠的熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由檢測(cè)、執(zhí)行設(shè)備和控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成。當(dāng)然，我們知道，火電廠在生產(chǎn)過(guò)程中，其運(yùn)行環(huán)境極為復(fù)雜，易燃、高溫、高壓等惡劣環(huán)境極為常見(jiàn)，所以現(xiàn)代火力控制系統(tǒng)除了上述的三部分構(gòu)成之外，還包括順序控制、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警和保護(hù)措施，主要目的就是為了確?；痣姀S的熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)在工作中的安全性。近年來(lái)，DCS控制系統(tǒng)也在科技信息化技術(shù)的推動(dòng)下取得了很大的創(chuàng)新，火電廠的熱工自動(dòng)化程度也隨之而得到了新的發(fā)展。本文結(jié)合筆者的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電廠的熱工控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，主要是針對(duì)DCS系統(tǒng)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，同時(shí)提出了一些解決措施，希望可以給諸位同行做一些參考和借鑒。

1 DCS控制系統(tǒng)概述

集散控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱為DCS系統(tǒng)），是建立在微處理器基礎(chǔ)之上的一個(gè)控制系統(tǒng)，糅合了屏幕顯示技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種自動(dòng)化技術(shù)，所以在精度控制方面以及響應(yīng)速度、工作可靠性等方面的功能都更加強(qiáng)大也更具優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具備工作數(shù)據(jù)的采集和處理能力。它采用控制分散、操作和管理集中的基本設(shè)計(jì)思想，采用多層分級(jí)、合作自治的結(jié)構(gòu)形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。如圖1所示，是DCS系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。

2 熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

近年來(lái)，我國(guó)在DCS技術(shù)運(yùn)用方面取得了很大的進(jìn)步，這主要是科學(xué)不斷發(fā)展和革新的必然趨勢(shì)。相對(duì)于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)而言，DCS系統(tǒng)在火電廠的生產(chǎn)過(guò)程中，其運(yùn)行更加安全穩(wěn)定，而且從一定程度上大大增強(qiáng)了機(jī)組的可操作性和控制性。盡管如此，我們也不得不承認(rèn)，我們的DCS技術(shù)在某些方面仍然存在很多的不足之處。這也和我們國(guó)家在DCS技術(shù)方面的起步較晚有很大聯(lián)系。所以目前在DCS的技術(shù)層面還有很多問(wèn)題是亟待我們?nèi)ヌ剿骱徒鉀Q的。常見(jiàn)的問(wèn)題有如下幾種：

2.1 DCS系統(tǒng)中的軟硬件問(wèn)題

在我們常見(jiàn)的DCS系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)把BMS、CCS、DEH等相對(duì)來(lái)說(shuō)比較重要的控制點(diǎn)放置到熱控系統(tǒng)當(dāng)中，其主要原因是因?yàn)檫@幾個(gè)重要的控制點(diǎn)是確保設(shè)備安全運(yùn)行的保障，同時(shí)也是設(shè)備在能否在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)第一時(shí)間發(fā)揮作用，控制設(shè)備停止運(yùn)作的重要保障。但是事實(shí)情況是，設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，有很多外在的或者人為不可控的因素會(huì)對(duì)DCS系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而影響到設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。例如，設(shè)備中的限流保護(hù)措施是保護(hù)電路避免因電流輸入輸出產(chǎn)生故障的措施，但是如果設(shè)備中沒(méi)有安裝限流保護(hù)措施，就很有可能導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生電路故障，進(jìn)而影響到設(shè)備其他一些列的運(yùn)轉(zhuǎn)。除此之外，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的信息處理速度等相關(guān)額定值如果設(shè)置不恰當(dāng)，也會(huì)在一定程度上影響到熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2 熱工控制元件問(wèn)題

眾所周知，任何機(jī)器設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中都有可能因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)間過(guò)久而產(chǎn)生設(shè)備或元件老化問(wèn)題，熱工控制設(shè)備也不例外。在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，熱工控制元件很容易因?yàn)槔匣蚱渌|(zhì)量問(wèn)題而產(chǎn)生故障，而且通常情況下這些元件產(chǎn)生故障，設(shè)備系統(tǒng)也沒(méi)有自動(dòng)識(shí)別功能，所以很容易產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致其他的故障產(chǎn)生。比如某個(gè)元件老化或損壞，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別正確信號(hào)，也就無(wú)法發(fā)送正確指令，而錯(cuò)誤信息和錯(cuò)誤指令發(fā)出后，必定會(huì)對(duì)設(shè)備接下來(lái)的運(yùn)行產(chǎn)生影響，甚至跳閘。有相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)表明，在熱工自動(dòng)控制設(shè)備故障中，由熱控元件故障而產(chǎn)生問(wèn)題的概率占半數(shù)以上，由此可見(jiàn)，熱工控制元件故障對(duì)熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)整體運(yùn)行的影響非常大，所以一定要注意這方面的問(wèn)題。

2.3 電源故障

電源故障也是熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)故障的一個(gè)重要部分。通常，造成電力故障或者中斷的原因很多，例如缺乏備用電源，或者其他信號(hào)干擾而導(dǎo)致的斷路、接觸不良等。不過(guò)相對(duì)來(lái)說(shuō)，電源的故障排查較為簡(jiǎn)單，一般只要確保保險(xiǎn)配置正常運(yùn)轉(zhuǎn)即可發(fā)揮出相應(yīng)的保護(hù)作用，同時(shí)，一定要增強(qiáng)危機(jī)意識(shí)，時(shí)刻確保備用電源處于滿電狀態(tài)也是很有必要的。除此之外，也要注意加裝防信號(hào)干擾系統(tǒng)，避免信號(hào)干擾而產(chǎn)生故障。

2.4 干擾造成的故障

在火電廠的熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)中，造成干擾的原因主要有接地問(wèn)題、備用電源問(wèn)題以及大功率無(wú)線通信交換設(shè)備（比如工作中用到的對(duì)講機(jī)、手機(jī)等）。常見(jiàn)的就是DCS系統(tǒng)會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中由于一些大功率電氣設(shè)備的運(yùn)行而產(chǎn)生停機(jī)等故障，因此近年來(lái)DCS系統(tǒng)的干擾信號(hào)問(wèn)題已經(jīng)逐漸受到人們的關(guān)注。所以在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，務(wù)必要分清楚可能產(chǎn)生信號(hào)干擾的設(shè)備和線路，將之與系統(tǒng)的信號(hào)線分離開(kāi)來(lái)，避免產(chǎn)生干擾故障。同時(shí)，在設(shè)備中可以安裝必要的抗干擾設(shè)備或設(shè)計(jì)抗干擾操作程序，避免干擾的產(chǎn)生。

3 熱工控制系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題的優(yōu)化策略

近三十年以來(lái)，由于改革開(kāi)放的緣故，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平快速提升，各行各業(yè)也都取得了前所未有的發(fā)展，電力企業(yè)的發(fā)展也在21世紀(jì)以后取得了前所未有的成就，當(dāng)前，電力企業(yè)的發(fā)展方向也逐漸向自動(dòng)化和集成化靠攏，無(wú)論是發(fā)電設(shè)備，還是企業(yè)規(guī)模，亦或是發(fā)電技術(shù)，都在近幾年取得了新的成就。但是如前所述，由于多方面的原因，我國(guó)的火電廠在熱工控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，仍然存在諸多問(wèn)題，因此，我們必須在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)熱工控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行深入的分析與探索，并積極地去解決這些問(wèn)題，不斷的對(duì)熱工控制系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新與優(yōu)化，提升企業(yè)的自動(dòng)化水平的同時(shí)，推動(dòng)電力企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，為我國(guó)的電力實(shí)業(yè)做貢獻(xiàn)。

3.1 提升系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)能力

通常來(lái)說(shuō)，提升系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)能力的常用辦法就是從控制站點(diǎn)的DPU為基礎(chǔ)開(kāi)始入手，但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐看來(lái)，這種方式對(duì)于提升系統(tǒng)性能來(lái)說(shuō)效率太低，太緩慢，無(wú)法滿足實(shí)際工作中的需求。因此，根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn)，建議大家可以從信號(hào)入手?？梢圆扇《帱c(diǎn)采樣的方法來(lái)進(jìn)行信號(hào)的采集，然后將采集到的信號(hào)再進(jìn)行系統(tǒng)分析與對(duì)比，從中得出有用信息，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)能力和自我判斷能力。

3.2 提升DCS的安全性能

要想提升DCS的安全性能，就需要改變傳統(tǒng)的設(shè)備關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)布置方法，而是在設(shè)備的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分散布置，如此一來(lái)，即便設(shè)備產(chǎn)生故障，多個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)一起分?jǐn)倝毫Γ缓笤僖黄饏f(xié)同工作，解決故障問(wèn)題，可以有效的降低損失。除此之外，采樣點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)設(shè)置為多點(diǎn)取樣，這樣獲得的參數(shù)數(shù)據(jù)也更精確，從而提升系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性，對(duì)于系統(tǒng)中的故障問(wèn)題也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和避免。

3.3 設(shè)計(jì)方面優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行性能

對(duì)于DCS控制系統(tǒng)的優(yōu)化，要以提高系統(tǒng)的預(yù)防功能和軟化故障為主要目標(biāo)，著重優(yōu)化系統(tǒng)的硬件設(shè)備質(zhì)量和軟件質(zhì)量；優(yōu)化設(shè)備的保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)裝置的電流保護(hù)系統(tǒng)、跳閘保護(hù)系統(tǒng)等都進(jìn)行優(yōu)化；延長(zhǎng)設(shè)備的使用年限，優(yōu)化設(shè)備功能的穩(wěn)定性也是一個(gè)重要方面，需要不斷優(yōu)化設(shè)備的工作環(huán)境和條件，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行通風(fēng)和清理操作，確保設(shè)備通風(fēng)干燥，無(wú)灰塵積壓，避免因?yàn)檫@些問(wèn)題而導(dǎo)致設(shè)備故障。當(dāng)然，就目前的情況看來(lái)，對(duì)于火電廠的自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備的設(shè)計(jì)，我們?nèi)匀灰獙踩糜谑孜唬浯尾攀菑慕?jīng)濟(jì)角度考慮，這樣才能更好的提升自動(dòng)化系統(tǒng)的性能，同時(shí)也保障企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

3.4 過(guò)程通道維護(hù)

根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，當(dāng)前的過(guò)程通道故障最常見(jiàn)的就是I/O故障。而且I/O故障由于無(wú)法通過(guò)人為的主觀意識(shí)來(lái)判斷故障的部位和原因，因此處理起來(lái)比較麻煩。I/O故障的原因和部位只能通過(guò)結(jié)合系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析才能得出，且維修也是經(jīng)由生產(chǎn)商家進(jìn)行。所以當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，工作人員無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)迅速排查出故障位置和原因，因此，提升工作人員的職業(yè)素養(yǎng)也是極有必要的。

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