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      電廠熱工自動化技術(shù)及其應(yīng)用分析

      2019-06-11 07:16:42董志豪劉國棟
      科學(xué)與財(cái)富 2019年9期
      關(guān)鍵詞:基本概念電廠

      董志豪 劉國棟

      摘 要: 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我國電力系統(tǒng)自動化程度越來越高。電廠熱工自動化隨火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步,是我國的電力系統(tǒng)的重要組成部分。目前,我國電廠熱動自動化已經(jīng)得到了很大的發(fā)展。為此,本文在充分掌握電廠熱工自動化基本概念的基礎(chǔ)上,對電廠熱工自動化技術(shù)構(gòu)成、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行了分析與探究。

      關(guān)鍵詞: 電廠;熱工自動化技術(shù);基本概念

      當(dāng)今的世界是變革中的世界,當(dāng)今的中國是變革中的中國。電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和重要的公用事業(yè),隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對電力的依賴程度越來越高,電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也越來越為重要。在上世紀(jì)80年代末以來,以引入競爭機(jī)制為特征的電力市場化改革在世界范圍內(nèi)展開,我國的電力市場環(huán)境也隨著進(jìn)行變化,陸續(xù)進(jìn)行了廠網(wǎng)分離、競價(jià)上網(wǎng)、以熱定電等機(jī)制改革,電力工業(yè)市場產(chǎn)生了巨大的變化。如何在這種變革的環(huán)境中生存及持續(xù)發(fā)展,是擺在每個電力企業(yè)面前的重要問題??萍嫉陌l(fā)展,不斷提高我國的電力系統(tǒng)自動化水平,與之相應(yīng)的電廠熱工自動化也不斷進(jìn)步。從自動化設(shè)備來看,數(shù)字儀表逐漸取代過去的組裝儀表,控制設(shè)備更加精良;引入計(jì)算機(jī)后,可以實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),直觀顯示監(jiān)控畫面,提高了工作效率;大力推廣并發(fā)展電廠熱工自動化技術(shù)勢在必行。

      一、電廠熱工自動化的基本概念

      所謂電廠熱工自動化,是指采用自動化控制裝置和儀表等對電廠的熱力過程進(jìn)行操作,它無需人員參與操作和監(jiān)視過程??梢?,電廠熱工自動化技術(shù)解放了勞動力,有利于提高發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。具體而言,該技術(shù)涉及以下幾個方面:

      1、自動檢測。在熱力操作過程中,流量、成分、液位以及溫度等是主要的運(yùn)行參數(shù),通過自動化儀表對這些參數(shù)進(jìn)行自動測量;自動檢測各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)是保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的核心,通過反饋環(huán)節(jié)還可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的自動調(diào)節(jié),并在必要時(shí)及時(shí)給出報(bào)警信號。

      2、自動控制。通過自動控制裝置,可以對部分生產(chǎn)過程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié),主要有自動調(diào)節(jié)、順序和遠(yuǎn)方控制之分。

      3、自動報(bào)警。在自動檢測過程中,一旦出現(xiàn)熱工參數(shù)與規(guī)定值偏差較大,將會給出報(bào)警信號提醒工作人員及時(shí)處理。

      4、自動保護(hù)。當(dāng)熱工參數(shù)在限定值以外時(shí),或設(shè)備的運(yùn)行條件不滿足要求,相應(yīng)的自動控制裝置將會終止生產(chǎn)過程,實(shí)現(xiàn)自動保護(hù)。

      二、電廠熱工自動化技術(shù)的構(gòu)成

      對電廠的熱工自動化技術(shù)構(gòu)成進(jìn)行分析,由兩個環(huán)節(jié)組成:

      1、監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)

      該系統(tǒng)的主要作用是對系統(tǒng)與DCS間的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行管理,其實(shí)現(xiàn)的功能包括:采集和存儲數(shù)據(jù)、監(jiān)控及分析數(shù)據(jù)、分析性能等。監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)具有較強(qiáng)的軟件功能,生產(chǎn)時(shí)可以依據(jù)具體情況啟動所需功能。自該系統(tǒng)投入運(yùn)行以來,由于對軟件系統(tǒng)還較為陌生,很多電廠僅僅運(yùn)行到了該系統(tǒng)的一些簡單功能,如:采集數(shù)據(jù)、打印報(bào)表等;一些深化功能并沒有得到實(shí)施,如:優(yōu)化運(yùn)行方式、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化控制、設(shè)備故障診斷等。

      2、分散控制系統(tǒng)

      該系統(tǒng)的應(yīng)用具有里程碑意義,它基于計(jì)算機(jī)技術(shù)在局域網(wǎng)絡(luò)中得以功能實(shí)現(xiàn)。在該系統(tǒng)中,局域網(wǎng)類似于一個實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)控制端,能夠?qū)卧獧C(jī)組進(jìn)行監(jiān)控。該系統(tǒng)在我國的火電廠中得到了廣泛的應(yīng)用,其技術(shù)仍有較大發(fā)展空間。

      三、電廠熱工自動化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢

      1、單元機(jī)組監(jiān)控智能化

      單元機(jī)組DCS的普及應(yīng)用,使得機(jī)組的監(jiān)控面貌煥然一新,但是它的監(jiān)控智能化程度在電力行業(yè)卻沒有多大提高。雖然許多智能化的監(jiān)視、控制軟件在國內(nèi)化工、冶金行業(yè)中都有較好的應(yīng)用并取得效益,可在我國電力行業(yè)直到近幾年才開始有所起步。隨著技術(shù)的進(jìn)步,火電廠單元機(jī)組自動化系統(tǒng)的智能化將是一種趨勢,因此未來數(shù)年里,實(shí)現(xiàn)信息智能化的儀表與軟件將會在火電廠得到發(fā)展與應(yīng)用。具體包括:儀表智能管理軟件、閥門智能管理軟件、重要轉(zhuǎn)動設(shè)備的狀態(tài)智能管理軟件、智能化報(bào)警軟件的發(fā)展與應(yīng)用。

      2、單元機(jī)組監(jiān)控集中布置

      過去一個集控室的概念,通常為一臺單元機(jī)組獨(dú)用或?yàn)槎_機(jī)組合用,電子室分成若干個小型的電子設(shè)備間,分別布置在鍋爐汽輪機(jī)房或其它主設(shè)備附近。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了電纜。但隨著機(jī)組容量的提高、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和管理水平的深化,近幾年集控室的概念擴(kuò)大,出現(xiàn)了全廠單元機(jī)組集中于一個控制室,單元機(jī)組的電子設(shè)備間集中,現(xiàn)場一般的監(jiān)視信號大量采用遠(yuǎn)程i/o柜的配置方式趨勢,提高了機(jī)組運(yùn)行管理水平。

      3、APS技術(shù)應(yīng)用推廣

      APS是機(jī)組級順序控制系統(tǒng)的代名詞在機(jī)組啟動中,僅需按下一個啟動控制鍵,整個機(jī)組就將按照設(shè)計(jì)的先后順序、規(guī)定的時(shí)間和各控制子系統(tǒng)的工作情況,自動啟停過程中的相關(guān)設(shè)備,協(xié)調(diào)機(jī)爐電各系統(tǒng)的控制在少量人工干預(yù)甚至完全不用人工干預(yù)的情況下,自動地完成整臺機(jī)組的啟停。但由于設(shè)備自身的可控性和可用率不滿足自動化要求,加上一些工藝和技術(shù)上還存在問題,需要深入地分析研究和改進(jìn),所以目前燃煤機(jī)組實(shí)施APS系統(tǒng)的還不多見。

      4、過程控制軟件優(yōu)化應(yīng)用

      進(jìn)一步提高模擬量控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍和品質(zhì)指標(biāo),是火電廠熱工自動化控制技術(shù)研究的一個方向。雖然目前有關(guān)自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù),在電廠控制系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用的報(bào)道有不少,但據(jù)筆者了解真正運(yùn)行效果好的不多。隨著電力行業(yè)競爭的加劇,安全、經(jīng)濟(jì)效益方面取得明顯效果、通用性強(qiáng)、安裝調(diào)試方便的優(yōu)化控制專用軟件將會在電廠得到親睞、進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。sis系統(tǒng)將結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行二次開發(fā),促進(jìn)自身應(yīng)用技術(shù)走向成熟,在確?;痣姀S安全、環(huán)保、高效益,和深化信息化技術(shù)應(yīng)用中發(fā)揮作用。

      5、輔助車間集控得到全面推廣

      隨著發(fā)電廠對減員增效的要求和運(yùn)行人員整體素質(zhì)的提高,輔助車間通過輔控網(wǎng)集控將會得到進(jìn)一步全面推廣。但在實(shí)施過程中,目前還存在一些問題,比如確保通信信號的可靠性、接口連接協(xié)議等。

      6、無線測量技術(shù)的應(yīng)用

      無線測量技術(shù)能監(jiān)視和控制運(yùn)行過程中發(fā)生的更多情況,獲得關(guān)鍵的工藝信息,整合進(jìn)入DCS。除節(jié)省大量安裝成本以外,還將推動基本過程和自動化技術(shù)的改善。如供熱、供油和煤計(jì)量,酸堿、污水區(qū)域測量等,都可能通過無線測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

      7、機(jī)組檢修維護(hù)方式的改變

      隨著電力市場的競爭,發(fā)電企業(yè)將趨向集約化經(jīng)營和管理結(jié)構(gòu)扁平化,為提高經(jīng)濟(jì)效益,發(fā)電企業(yè)在多發(fā)電,以提高機(jī)組利用小時(shí)的同時(shí),將會通過減少生產(chǎn)人員的配備,密切與外包檢修企業(yè)之間的聯(lián)系,讓專業(yè)檢修隊(duì)伍取替本廠檢修隊(duì)伍的方式來提高勞動生產(chǎn)率。因此檢修維修工作社會化將是一種趨勢。此外DCS的一體化及其向各功能領(lǐng)域滲透,提高電廠整體協(xié)調(diào)和信息化、自動化水平的同時(shí),也將會使電廠原專業(yè)間及專業(yè)內(nèi)的分工重新調(diào)整,比如熱工與電氣二次回路的專業(yè)劃分打通。為了降低成本,電廠不再保持大批的檢修維修人員,因此檢修維護(hù)方式也將因此而改變,比如讓生產(chǎn)廠家和代理公司承擔(dān)DCS和相關(guān)設(shè)備的檢修工作。

      四、結(jié)束語

      綜上所述,火力發(fā)電廠熱工自動化的主要任務(wù)是以火力發(fā)電過程中數(shù)據(jù)的測量、信息的處理、設(shè)備的自動控制、報(bào)警和自動保護(hù)為基礎(chǔ),通過自動化系統(tǒng)的控制來達(dá)到無人操作的過程。在火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中為了使發(fā)電設(shè)備的安全有所保障,需要對設(shè)備進(jìn)行自動化控制,以避免重大事故的發(fā)生,同時(shí)也減少了一定的人力資源??傮w來講,熱工自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是高速化、智能化、一體化和透明化。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展與進(jìn)步,為熱工自動化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了不斷拓展的空間。

      參考文獻(xiàn)

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      [5] 郭輝,殷青云.淺議電廠熱工自動化水平提升措施[J]. 山東工業(yè)技術(shù). 2014(24).

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