熱工自動化控制設(shè)備在火電廠中的安裝與調(diào)試

王芃達

（國家電投集團能源科技工程有限公司，上海 200233）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和居民生活水平的提高，人民的用電量大大增加。社會生活中用電需求的不斷增加要求供電企業(yè)必須不斷完善發(fā)電系統(tǒng)體系，維持其可靠性和安全性，在根本上提高發(fā)電效率，提高資源的利用率，實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展[1]。國內(nèi)的發(fā)電方式多種多樣，其中最為穩(wěn)定成熟的發(fā)電技術(shù)就是火力發(fā)電技術(shù)。單純的使用火力發(fā)電蒸汽爐，資源利用率低。新建火力發(fā)電機組主要分布在國內(nèi)的重要煤炭工業(yè)基地，這些地區(qū)豐富的化石能源給火力發(fā)電提供了新的發(fā)展機遇，而火力發(fā)電的效率也成為火力發(fā)電能否繼續(xù)占據(jù)主導地位的重要制約因素[2]。目前對于火電廠來說，主要通過熱控自動化設(shè)備進行控制發(fā)電，供電企業(yè)應當注重對系統(tǒng)的安裝和調(diào)試，保障系統(tǒng)的順利運行。

1 火電廠熱工自動化控制設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

火電廠的熱工自動化控制設(shè)備主要有兩部分組成，第一部分是控制鍋爐蒸汽設(shè)備，第二部分是輔助發(fā)電的設(shè)備。火力發(fā)電在國內(nèi)的發(fā)展起步較早，并且建立了較多較為大型的火力發(fā)電廠。之前單純地使用火力發(fā)電蒸汽爐，通過能源的轉(zhuǎn)化，然后輸送給各個地區(qū)之中。在這個過程中，由于之前的資源利用率低，對于一些化石能源的開采程度較為復雜，因而隨著科技的發(fā)展，熱工自動化控制設(shè)備逐漸向數(shù)字化、智能化、聯(lián)動化、高效化的方向發(fā)展[3]，主要就是將一些原來單一的控制系統(tǒng)變成更多實現(xiàn)更加具體功能的控制系統(tǒng)，體現(xiàn)了智能化方向。在對現(xiàn)階段比較先進的火力發(fā)電廠調(diào)查的過程中發(fā)現(xiàn)，對于很多熱工自動化控制裝備都有了遠程控制系統(tǒng)，就是可以將零星的火電分廠集中起來，對其進行集中控制。雖然建設(shè)的地域相差較多，但是由于智能化的不斷發(fā)展，通過遠程控制可以極大地提高各個分部的火電廠之間的協(xié)調(diào)配合，對于不同的區(qū)域用電也不需要另外進行調(diào)動，這樣可以方便全國各地需要火力發(fā)電居民和企業(yè)的用電需求，而聯(lián)動性也成為當今火力發(fā)電的一個重要特點。由于熱控自動化機組的系統(tǒng)是十分龐大的，需要各個設(shè)備進行聯(lián)合配合使用，所以在這個過程中充分發(fā)揮設(shè)備系統(tǒng)之間的聯(lián)動性將會極大地提高整體的發(fā)電效率，提升資源的利用率，改善整體的服務質(zhì)量，實現(xiàn)清潔能源的高效使用，使火力發(fā)電在國內(nèi)各個發(fā)電方式之中占據(jù)較為重要的位置。對于火力發(fā)電熱控自動化設(shè)備來說，也將會向清潔性，高效性方向發(fā)展[4]。

2 熱工自動化控制裝備調(diào)試安裝過程中存在的問題分析

2.1 火電廠在運行過程中安全性、穩(wěn)定性存在問題

火電廠在運行過程中要時刻注意安全第一，尤其是對于熱量的處理是關(guān)鍵問題。如果熱量不能及時有效地釋放出來，將會使火電廠壓力容器的壓力急劇增加，這樣就會產(chǎn)生一定的安全隱患，并且在這個情況下化石能源燃燒傳熱容易產(chǎn)生一些污染的氣體，如果流入到外界之中將會給大氣造成污染。在對一些火電廠進行調(diào)研的過程中發(fā)現(xiàn)，很多火電廠的鍋爐自動控制設(shè)備并沒有定期進行維護，鍋爐等的安全性能不能得到保障，導致在能量轉(zhuǎn)換的過程中出現(xiàn)了燃燒不徹底，能量轉(zhuǎn)換過程中能量損耗嚴重，從而造成了大量的能源浪費。

2.2 控制鍋爐蒸汽設(shè)備以及輔助設(shè)備之間的配合不完善

發(fā)電過程主要是通過鍋爐受熱產(chǎn)生蒸汽，然后進行能量轉(zhuǎn)換，將熱能轉(zhuǎn)化為電能，在這個過程中會發(fā)生較多的物理以及化學變化，易發(fā)生安全事故，因此對鍋爐設(shè)備的控制是十分重要的。但是在這個過程中，鍋爐蒸汽設(shè)備和輔助設(shè)備并沒有一個可以進行自動化操作的控制系統(tǒng)將兩者緊密地結(jié)合在一起，使其更好地進行配合，從而不能在根本上減少資源的浪費，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。大多數(shù)的輔助設(shè)備雖然存在著這個功能，但是或多或少都存在著這樣或那樣的問題。如果兩者不能及時有效地進行配合會影響火電控制系統(tǒng)的服務質(zhì)量，進而影響火電廠的順利運行；輔機動能轉(zhuǎn)化利用率不高，進而影響轉(zhuǎn)換發(fā)電的效能與化石能源的利用率，從而對自動化系統(tǒng)的技術(shù)改進等帶來巨大的不便。

3 火電廠熱工自動化控制設(shè)備的安裝

3.1 熱工自動化控制設(shè)備安裝環(huán)境的選擇

首先，火電廠的熱工自動化控制設(shè)備安裝時，要與相關(guān)的土建工作進度保持一致，在設(shè)備安裝前，要保證火電廠的其他土建項目已經(jīng)完成。同時熱工自動化控制設(shè)備在使用過程中，要求空氣中的粉塵含量要低，因為粉塵含量偏高會對設(shè)備信號產(chǎn)生一定影響。經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)，設(shè)備安裝完成后，若土建工作沒有完成，不僅會對發(fā)電效果產(chǎn)生一定的影響，也會對設(shè)備的使用產(chǎn)生影響。其次，在設(shè)備安裝過程中，應該適當進行空氣粉塵處理，這樣既能有效降低空氣中的粉塵含量，又能有效提升熱工自動化控制設(shè)備的安裝質(zhì)量。最后，熱工自動化控制設(shè)備的安裝位置也非常重要，在位置的選擇上，要確保周圍不能存在較大的電磁設(shè)備，如熱控電子間就不能允許電壓超過220V 的機柜存在。

3.2 硬件設(shè)備的安裝

火電廠熱工自動化控制系統(tǒng)本身是一個龐大且復雜的系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由若干個子系統(tǒng)構(gòu)成，每個子系統(tǒng)又主要由3 部分組成：包括檢測設(shè)備、執(zhí)行設(shè)備以及控制反饋設(shè)備等，各個子系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)配合，共同完成工作。熱工過程參數(shù)的獲取需要安裝一些滿足量程、符合精度要求的檢測設(shè)備，如同人類的感官，即自動化儀器儀表，安裝之前必須經(jīng)有相關(guān)儀表校驗資質(zhì)的單位進行校驗，然后按規(guī)程規(guī)范取樣安裝。執(zhí)行設(shè)備如同人類的手足，最典型的就是電動、氣動執(zhí)行器，接收控制器指令進行開關(guān)或調(diào)節(jié)，它的安裝重點要考慮到檢修的方便性，對問題設(shè)備的維修要方便快捷?？刂品答佋O(shè)備如同人類的大腦及神經(jīng)，設(shè)備主要是DCS 系統(tǒng)，在傳輸?shù)倪^程中容易受到各種信號的干擾，因此屏蔽干擾信號和接地是安裝關(guān)注的重點，系統(tǒng)設(shè)計采用分散并聯(lián)回路，同時冗余配置，彼此之間雖然密切關(guān)聯(lián)，相互配合，但是某一個設(shè)備出現(xiàn)問題時不會影響到其他設(shè)備的正常運行，這樣可以保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定地運行。另外，本身火電廠熱控自動化首先還要保證熱量的穩(wěn)定安全可控，通過一些計算機設(shè)備控制運行算法，如經(jīng)典的PID 算法，可以讓熱量始終保持在一個穩(wěn)定安全的范圍之內(nèi)，既保證傳輸電量的數(shù)值范圍，又避免出現(xiàn)兩極化，避免因熱量過大出現(xiàn)危險事故，熱量過小會導致傳輸成本增加，能源利用不徹底，傳輸能力降低。

圖1 火電廠自動化控制授時系統(tǒng)Fig.1 Thermal power plant automatic control time service system

4 火電廠熱工自動化控制設(shè)備的調(diào)試

4.1 熱控自動化動態(tài)檢測調(diào)試

火電廠熱控自動化調(diào)試的整個過程要分步進行，依次是單體調(diào)試、分系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試等?；馂膱缶到y(tǒng)是電廠最為重要的自動控制系統(tǒng)，從應用角度來說，電廠是否能夠避免發(fā)生火災問題，或者說發(fā)生火災后能否做到快速響應，很大程度上與探測器的好壞有關(guān)。在進行機器調(diào)試的過程中要做到：1）真實模擬火災現(xiàn)場發(fā)生情況，盡可能檢驗出感溫感煙探測器零件及整體的質(zhì)量問題；2）受現(xiàn)場條件影響，信號傳輸難以保證正常，影響系統(tǒng)運行，真實模擬同時應檢測出此類問題的存在；3）要注意調(diào)整改善系統(tǒng)整體的綜合性能，通過調(diào)試實踐達到最優(yōu)。

電網(wǎng)安全重中之重，時鐘統(tǒng)一是關(guān)鍵，授時系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 中，火電廠的自動控制系統(tǒng)是由若干小系統(tǒng)組成，在進行設(shè)備的上電調(diào)試前，首先進行供電系統(tǒng)的檢查與調(diào)試，這個系統(tǒng)協(xié)調(diào)由省級較大的火電廠自動化系統(tǒng)發(fā)出供電信號，此時各個小型的火電廠自動控制系統(tǒng)接收信號[5]，時刻保持時間和操作的同步，如果哪一個系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就會及時反饋給主控制系統(tǒng)設(shè)備，這樣就能夠及時準確地發(fā)現(xiàn)自動化控制設(shè)備的故障點，排除妨害等。

4.2 調(diào)試過程中的維護工作

在對熱控自動化設(shè)備進行調(diào)試的過程中，還要實時對熱控自動化設(shè)備進行定期定點的維護。由于整個的熱工自動化控制系統(tǒng)所需要的元件數(shù)量龐大，在調(diào)試過程中需要注意各個設(shè)備的使用操作規(guī)程，需要操作工人按照標準規(guī)范操作要求對其進行操作，為了可以讓更多的設(shè)備應用能更長時間的工作，需要人員分工明確，專人負責專門的熱控自動化設(shè)備，從而可以在調(diào)試的過程中及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題，能夠及時對問題設(shè)備進行維修，從而采取有效而具體的措施，避免工作運行過程中的大量資源浪費。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會生活中用電需求的不斷增加要求供電企業(yè)必須不斷創(chuàng)新改革，不斷完善發(fā)電系統(tǒng)體系，維持其可靠性和安全性，在根本上提高發(fā)電效率，提高資源的利用率，實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。熱工自動化控制系統(tǒng)的安裝和調(diào)試在整個火電廠建設(shè)的過程中占據(jù)著舉足輕重的地位，對最終電廠運行是否順暢起著關(guān)鍵性作用，應該予以重視以及更多的關(guān)注。