火力发电厂热工自动化设备的改造

摘要：随着市场经济体制在我国的确立，电力行业体制的改革也逐渐深入。在这种背景下，加之电网商业化运营、竞价上网的需要，以及火电机组要适应电网自动发电控制（AGC）的要求，火电厂热工自动化系统技术改造已成为必然。

关键词：火电厂;热工自动化;DCS;FCS

1、火力发电厂热工自动化的概念

火力发电厂热工自动化的主要概念是以火力发电过程中数据的测量、信息的处理、设备的自动控制、报警和自动保护为基础，通过自动化系统的控制来达到无人操作的过程。在火力发电厂生产过程中为了使发电设备的安全有所保障，需要对设备进行自动化控制，以避免重大事故的发生，同时也减少了一定的人力资源。一般的火电自动化系统都分为四个子系统，其中以自检系统、控制系统、报警系统、保护系统为主。

2、我国火力发电厂热工自动化技术应用现状

自动化是现阶段各企业单位发展探索的主要方向。在电力企业中，热工自动化控制系统的应用为店里事业提供了有效的发展平台，是在火力发电的道路中慢慢发展而来的。热工自动化在目前主要包括自动检测、自动控制、自动报警和自动保护四个方面。⑴自动检测、自动检测是热力过程中温度、压力、流量、成份和液位等热工参数的测量是采用自动化仪表独立完成，不需要工作人员直接参与控制之中。自动检测的应用可以及时的发现火电厂工作中存在的各种不足和问题，并且对火电厂机组的运行情况及时调整。⑵自动控制是应用自动控制装置视线火电厂机组中某些过程和设备自动运行和调节，确保机组运行的安全性和经济性。⑶自动报警指的是在无人控制的情况下对机组运行中偏离参数控制情况下提示工作人员进行调整和纠正，以便发生重大的故障和事故。⑷自动保护是热工参数超过限定值或者相关的设备运行条件无法满足设计要求的时候应当对机组设备进行自我修复和控制，或者采取终止工作，避免事故的扩大和损伤。

目前，我国在火力发电加强了技术改革，现阶段的火电厂热动自动化已经得到了很大的发展。从自动装置看，组装仪表已经向现在的数字仪表发展，系统控制设备也提升到了新的档次，一些机组有专门的小型计算机进行监督和控制，配以CRT显示，监控水平较以前大大提高;在局部应用控制与热工保护方面都取得了良好的效果;协调控制系统的采用是大型火电机组控制系统发展的另一重要特点，我国的大型发电机组和引进的发电机组都使用了注意控制系统。这一系列的进步都使我国的电厂热工自动化实现的高速发展。

2.1电气控制纳入DCS之中

分散控制系统DCS在被火电厂采用后，大大提高了汽轮机和锅炉的控制水平，然而仍采用传统的控制方式对单元机组进行控制，將大量的模拟仪表光字牌和开关按钮装设在控制盘台上，这就使得控制室内与汽轮机和锅炉的DCS控制显得不协调，严重制约了火电厂自动化的发展。在电气控制中将DCS纳入范围，其主要用于发电机系统和主厂房内的厂用电系统，它主要由发电机变压器线路组、高压启动/备用变压器、高压厂用工作变压器、低压厂用工作变压器、低压厂用备用变压器及低压厂用工用变压器等的控制和信号测量所组成。将DCS不断纳入保安电源系统、支流系统和不停电电源系统来进行监视。尤其在发电机励磁系统、自动准同期和厂用电快速切换等方面更要重点考虑DCS的纳入。国际上已开始广泛将DCS纳入电气控制，并得到了好评。在国内，对于电气控制DCS的纳入也有成功的经验。

2.2FCS（FieldbusControlSystem）得以广泛应用

某个局部的故障由于DCS的纳入而使其对整个系统的影响较小，再加上不断成熟的各种软硬件技术，大大提高了整个系统的可靠性，因此，自动控制系统逐渐以DCS为主流。但是，DCS也有不足之处，DCS不能实现上位机系统对现场仪表的信息要求，使得控制过程视野受到限制，上位机系统功能的发挥也受到制约，因此，要求在上位机与现场仪表进行数字通信，随之就出现了FCS。

2.3智能控制应用呈现增多趋势

火电厂热工控制理论经历了经典控制理论、现代控制理论和现在的智能控制理论，历时约50年。计算机的出现与发展，变革了控制技术的工具，从而确保了智能控制顺利实现。智能控制作为一种新的控制方法，它基本解决了非线性、大时滞、变结构和无精确数学模型对象的控制问题。

3、加强自动化技术改造与安全系统的有效措施

DCS安全技术包括2个方面：①提高DCS可靠性，从源头上减小DCS故障发生率，如提高DCS电磁兼容性、开发安全控制器等。为此，《火力发电厂热工自动化安全技术指南》已进一步提出一系列要求。②合理配置DCS及其后备监控设备，减小DCS故障的影响程度。对于自动化技术改造的具体措施主要有：

首先，设备质量是自动化改造工作成败的关键，在选择和购买设备或配件时，应以质量、可靠为前提，采用公开、公正和公平的招标方式选取供货商。招标前要提出要求合理的技术规范书，制定合理的标底，防止招标中的不轨行为。招标前对供货商的资格审查很重要，选择的供货商要具备以下基本条件：具有合法资格证明;有成套设计供货能力和业绩;有健全的质量保证体系;有相对稳定的职工队伍和售后服务力量。若电厂对DCS或其他控制设备的生产厂商和产品质量不清楚时，可向咨询机构咨询，再通过有目的的调查研究，选择几家厂商作为招标对象。积极支持民族工业发展，优先选用符合性能要求的国产化产品或在国内有合作单位的产品，不仅可降低造价，而且有利于备品的供应和厂家的售后服务。

其次，老机组自动化改造的目的是提高机组整体运行水平。通过改造要做到降低煤耗、提高可用率、减少运行人员，并能实现AGC和适应调频调峰要求。因此，老机组自动化改造工作不能独立进行，必须与主机、辅机的技术更新工作配合进行。完善的自动化只能建立在可控性好的机组和可靠性高的自动化装置基础上，任何脱离主辅机改造的自动化改造都是难以取得实效的。

再次，自动化系统的基础是测量元件、传感器和执行机构，应首先改造不能适应工作要求的测量元件和执行机构，选用性能好、质量高的传感器、变送器、开关仪表及执行器。这里还应特别注意与执行机构相连的阀门，它直接影响自动系统的改造效果。

此外，对老机组自动化改造必须进行长远考虑，不能忽视设计的重要性，否则难以避免反复改造。老机组的主机经改造后延长了继续服役的年限，因此改造方案应考虑机组继续服役过程中不会再出现无法适应新的运行方式。无论在装置选型和功能实现上都应进行全面、长远的考虑，提出合理的设计方案。对目前因技术问题或资金限制暂时不能实现的功能，可留待以后分阶段实行，但在选择DCS配置时应留有可扩展的余地，并考虑DCS的开放性，以便与其他厂家设备如PLC相连接，实现分步改造的方式，逐步扩展完成整个机组的自动化改造。

4、结束语

随着科学技术的不断更新，我国火力发电厂的技术也得到了前所未有的发展和完善。尤其是火力发电厂的热工自动化技术，其控制系统DCS已经发生了极大的改变，从控制范围、控制结构、总线技术、管理系统、监控系统都为热工自动化技术的发展注入了新的活动。相信将来的火电厂自动化技术将日臻完善，为电力的安全运行提供强有力的保证。

参考文献：

[1] 李阳春、夏静波.火电厂热工自动化的发展和展望[J].电站系统工程，2003（6）

[2] 孙长生、冯国锋.电力行业热工自动化技术的应用现状与发展[J].自动化博览，2008（4）

[3] 于金芳、刘涛.电厂热工自动化技术分析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2008（8）

（作者单位：山东电力建设第三工程有限公司）

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