火力發(fā)電廠發(fā)電機的集控運行分析

上海吳涇第二發(fā)電有限責(zé)任公司 伍 鶴

1 集控運行技術(shù)分析

在我國以前的火力發(fā)電廠運行管理技術(shù)中，傳統(tǒng)的運行管理模式已不符合當(dāng)前發(fā)展觀念，資源的利用率較低，其中也存在大量浪費，電力供應(yīng)的質(zhì)量也難以得到保證。集控運行技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了火力發(fā)電廠管理的集約化、智能化、精細(xì)化管理，不但提高了運行效率，而且有效地降低了運行設(shè)備故障發(fā)生率。

1.1 獨立管理分散系統(tǒng)分析

發(fā)電機組的集中控制系統(tǒng)也稱為分散式控制系統(tǒng)（DCS），在該控制系統(tǒng)中主要是通過自動化技術(shù)為基礎(chǔ)，將一些比較繁瑣和復(fù)雜的控制工作進行簡化，進而形成一種全新的自動控制結(jié)構(gòu)，和傳統(tǒng)控制模式相比具有較強的先進性和合理性。將該系統(tǒng)處理器作為核心控制點可對整個火電廠發(fā)電工況中的整個流程動態(tài)進行控制和監(jiān)測，使整個發(fā)電效率提升[1]。

該管理系統(tǒng)在目前的集控運行管理系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，可實現(xiàn)對每一個設(shè)備的點對點管理，同時能確保機組中某臺設(shè)備出現(xiàn)問題而不會影響到其他設(shè)備，獨立性較強，有效地提升了整體機組運行的安全性。在系統(tǒng)設(shè)計中，所有的計算機終端都是相互獨立的，可獨立地分析與處理數(shù)據(jù)信息，從而使整個數(shù)據(jù)運行處于有序控制下，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，可通過總控制準(zhǔn)確地定位到故障發(fā)生位置，及時對故障點進行隔離維修，避免了對整個系統(tǒng)的排查，顯著地提升了運維效率[2]。

1.2 階梯式管控系統(tǒng)

火力發(fā)電廠發(fā)電機的集控運行采用的是分散化的管理，按照總體的管控目標(biāo)又可將不同階梯劃分為各種小的管控目標(biāo)，依照這種階梯級別對各個分支進行管理，同時也可實現(xiàn)對不同的控制對象進行針對性的管控。

1.3 綜合控制系統(tǒng)

其是將計算機控制系統(tǒng)與其他類型的系統(tǒng)結(jié)合起來使用，從而保證數(shù)據(jù)的傳輸更加準(zhǔn)確與高效，與前兩種控制系統(tǒng)相比，綜合控制系統(tǒng)是分散控制系統(tǒng)的改進版本，在該系統(tǒng)控制中可對發(fā)電機組的各個部位進行精準(zhǔn)地控制，對其中出現(xiàn)的故障情況能更加有效地處理。在傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠發(fā)電機的控制系統(tǒng)中，大多數(shù)都是采用的單一管理的模式，在這種模式的管理下很容易導(dǎo)致發(fā)電機組之間數(shù)據(jù)交流緩慢，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)更新較慢，而且單一管理模式將控制系統(tǒng)中的各個部分孤立起來，那么發(fā)電機組在運行過程中的數(shù)據(jù)搜集則對于整體控制系統(tǒng)質(zhì)量的提升意義不大[3]。在當(dāng)前的技術(shù)背景下，應(yīng)用綜合性的集控管理技術(shù)可根據(jù)需要進行更新，有效地避免信息孤島的出現(xiàn)，同時也可實現(xiàn)對電流值等數(shù)值進行精確化的計算。

2 集控運行系統(tǒng)的管理分析

2.1 熱機保護系統(tǒng)的管理

在整個集控運行管理系統(tǒng)中，各種保護系統(tǒng)是非常重要的一個部分，該部分的平穩(wěn)運行一方面可確保發(fā)電機組能安全穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，保證生產(chǎn)效率，一方面又給予工作人員勞動保護方面的作用，保證工作人員在工作中處于安全的環(huán)境中。在具體運行過程中，如果火電廠的發(fā)電機組在運行中出現(xiàn)嚴(yán)重異常情況，那么相關(guān)保護系統(tǒng)就應(yīng)立即識別到異常，迅速地做出反應(yīng)，在最短時間內(nèi)停設(shè)備或停機停爐，避免發(fā)電機組發(fā)生較大的損壞。在熱機保護系統(tǒng)，需根據(jù)發(fā)電廠的實際生產(chǎn)需求及安全生產(chǎn)的要求對熱機保護系統(tǒng)進行權(quán)限設(shè)置與參數(shù)設(shè)置，在設(shè)置完畢之后，任何人不可隨意變更熱機保護系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，更不能為了生產(chǎn)過程中的方便而隨意關(guān)閉熱機保護系統(tǒng)，避免產(chǎn)生較大的安全事故。

需注意的是，如發(fā)電機組在運行過程中出現(xiàn)緊急情況，是可對熱機保護系統(tǒng)的參數(shù)數(shù)據(jù)進行修改的，需嚴(yán)格按照變更管理條例及相關(guān)程序中的規(guī)定進行，很多電廠是需負(fù)責(zé)生產(chǎn)的總工同意后方可修改，待發(fā)電機組的緊急問題解決完畢后，熱機保護系統(tǒng)的參數(shù)要恢復(fù)變更前的數(shù)據(jù)，以此來保證系統(tǒng)能對發(fā)電機組起到持續(xù)的保護作用。

2.2 集控運行系統(tǒng)的管理

在集控運行系統(tǒng)中微處理器是核心部件，微處理器的應(yīng)用可對大量數(shù)據(jù)進行存儲與管理，同時可進行實時性的數(shù)據(jù)傳輸，其穩(wěn)定性和安全性都較良好。在目前的火力發(fā)電廠機組設(shè)備構(gòu)成情況看，各種設(shè)施的構(gòu)成越來越復(fù)雜，其控制策略也更加復(fù)雜，所以集控運行系統(tǒng)的流暢、高效化運行就必須借助軟件的組態(tài)來對系統(tǒng)中的各個部件進行管理與協(xié)調(diào)。

在火力發(fā)電廠實際運行操作過程中，集控運行系統(tǒng)的應(yīng)用已更加廣泛，大多數(shù)運行操作人員對該系統(tǒng)的操作較熟練，但對其軟件構(gòu)成、硬件構(gòu)成、后期的維護管理工作卻明顯經(jīng)驗不足。尤其是隨著計算機信息技術(shù)的不斷發(fā)展，軟件更新?lián)Q代速度非?？欤ぷ魅藛T對軟件管理的重視程度不夠，在實際運行中嚴(yán)禁隨意更改參數(shù)，避免造成集控運行系統(tǒng)出現(xiàn)問題，進而造成發(fā)電機組的運行時帶來較大的損失。所以在操作系統(tǒng)的過程中要意識到軟件管理的重要性，同時也要養(yǎng)成數(shù)據(jù)備份及軟件操作數(shù)據(jù)資料存檔的良好習(xí)慣，以保證集控運行系統(tǒng)能正常運行。

此外需注意，集控系統(tǒng)的運行需良好外部環(huán)境進行保證，從目前實踐看，集控系統(tǒng)環(huán)境包含有控制室、電子室環(huán)境及計算機控制系統(tǒng)接地等，這些設(shè)備的好壞直接關(guān)系到集控運行系統(tǒng)運行的效率高低。如，當(dāng)UPS 電源和空調(diào)系統(tǒng)在沒有完全調(diào)試完畢后，集控系統(tǒng)機柜就已開始了安裝與調(diào)試、電纜孔洞沒有及時地封堵、電子室遭受各種無關(guān)人員的隨意出入等因素，均可能會對集控系統(tǒng)的運行產(chǎn)生不良影響，所以在具體應(yīng)用過程中，應(yīng)對集控系統(tǒng)中各個組成部分都投之以足夠的重視，協(xié)調(diào)各部分間的工作，加強集控系統(tǒng)的全方位管理。同時，發(fā)電機組的啟停過程是一個不穩(wěn)定、錯綜復(fù)雜的過程，運行人員將在各種不同的狀態(tài)下對蒸汽溫度和溫度率及蒸汽壓力的升降率進行良好、有效地控制。

從目前的應(yīng)用看，機組啟停一般都要正常停機或采用滑壓方式停機的方式進行，在正常停爐前需對鍋爐進行全面的吹灰，在停爐的過程中要盡量使用減弱燃燒的方式來對溫度進行柔性控制，不建議使用大量減溫水量的方式進行控制，如在滑停過程中溫度下降速度較慢，還可適當(dāng)減少煤量，同時配合燃燒器擺角的高低、鍋爐的風(fēng)量、減溫水的流量的大小，但在這個過程中須保證蒸汽有50℃以上的過熱度，防止出現(xiàn)蒸汽中帶水，對整個機組產(chǎn)生水擊、損壞汽輪機葉片的嚴(yán)重后果。此外也可利用開大上層二次風(fēng)擋板、關(guān)小下層二次風(fēng)擋板的方式來降其汽溫，需注意的是，過熱器一級、二級減溫器后的溫度應(yīng)高于過熱氣壓下的飽和溫度，這樣可有效防止過熱器中積水而對管道造成不良影響。

2.3 總控系統(tǒng)的管理

集控運行的總控系統(tǒng)通常由電纜執(zhí)行模塊、測量設(shè)備、盤臺設(shè)備、變送器開關(guān)、控制系統(tǒng)的軟件部分、控制系統(tǒng)的硬件部分共同構(gòu)成，無論哪個模塊出現(xiàn)嚴(yán)重問題就會導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)受到影響，甚至?xí)l(fā)發(fā)電機組的損壞。此外，還需對總控系統(tǒng)中其他組成系統(tǒng)進行分析。對主汽壓力系統(tǒng)的控制來說，該系統(tǒng)無論是在傳統(tǒng)控制體系還是在當(dāng)前集控控制體系中都有非常成熟的應(yīng)用經(jīng)驗，該系統(tǒng)是通過控制進入爐膛中的煤粉量從而實現(xiàn)對主汽壓力的良好控制。過熱汽溫系統(tǒng)的控制原理為：使用超臨界機組對煤水比進行有效調(diào)節(jié)，然后再結(jié)合使用一、二級減溫水來進行輔助性調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)良好的控制效果，這種調(diào)節(jié)方式在我國的火力發(fā)電廠中有較廣泛應(yīng)用，技術(shù)也非常成熟，一般在火力發(fā)電廠發(fā)電機的集控運行中是不需在策略方面做出調(diào)整的，但在實際應(yīng)用過程中一些細(xì)節(jié)問題也是突出存在的。

如在執(zhí)行機構(gòu)之后，因設(shè)計生產(chǎn)的問題會導(dǎo)致線性不好的問題頻頻發(fā)生，對于整個系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。對于再熱汽溫系統(tǒng)的控制來說，對再熱氣溫比的控制相對于一次汽溫控制來說更為復(fù)雜，也具有較大的難度，所以大多數(shù)火電廠都是通過使用減溫水來進行調(diào)節(jié)，其最大的優(yōu)勢是能簡單地進行溫度控制，最大的缺點是一部分給水泵出口的水沒有經(jīng)過高壓缸的做功，使經(jīng)濟性明顯降低。對于電廠中的亞臨界機組，如每噴入1%的減溫水發(fā)電煤耗就會降低0.4～0.6g 的標(biāo)煤，因此在目前的控制運行系統(tǒng)中，更多發(fā)電廠開始采用其他方式來進行調(diào)節(jié)再熱汽溫，從目前的實踐情況看，合理煙風(fēng)擋板調(diào)節(jié)、擺動燃燒器高低、優(yōu)化吹灰的使用等方式都是調(diào)節(jié)再熱汽溫的良好方法。

3 結(jié)語

從目前電力行業(yè)發(fā)展趨勢看，智能化、信息化已成為未來發(fā)展主要方向，這個過程離不開集控運行技術(shù)的深度應(yīng)用，以實現(xiàn)對資源的高效利用，起到降本增效效果。整體上，火力發(fā)電廠發(fā)電機的集控運行優(yōu)勢非常明顯，所以電力企業(yè)應(yīng)充分地認(rèn)識到集控運行的強大優(yōu)勢，將其應(yīng)用在發(fā)電機組的管理過程中，從而提高電力企業(yè)經(jīng)濟效益。