淺析熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新與應(yīng)用

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，熱工自動(dòng)化在火力發(fā)電中應(yīng)用與創(chuàng)新也在不斷發(fā)展，以新理論、新材料和新的生產(chǎn)工藝制作的傳感器、變送器不斷地被開發(fā)應(yīng)用，控制系統(tǒng)和控制裝置也取得跨越式發(fā)展。本文針對熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了熱工自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：熱工自動(dòng)化技術(shù) 火力發(fā)電 應(yīng)用與創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（b）-0116-01

自20世紀(jì)80年代我國以來，我國火力發(fā)電中的熱工自動(dòng)化技術(shù)伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以新理論、新材料和新的生產(chǎn)工藝制作的傳感器、變送器不斷地被開發(fā)應(yīng)用，控制系統(tǒng)和控制裝置也取得跨越式發(fā)展。我國火力發(fā)電中的熱工自動(dòng)化技術(shù)在熱工測量技術(shù)、自動(dòng)化控制及其系統(tǒng)和DCS等技術(shù)應(yīng)用較為普遍。

1 熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 熱工測量技術(shù)的應(yīng)用

熱工測量技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在溫度的測量、壓力的測量、流量測量以及液位測量四個(gè)方面。在溫度測量方面，火電廠熱工測量控制系統(tǒng)的溫度測量傳感器，以熱電偶熱電阻為一次元件，有些地方也用熱敏元件。火電廠熱工測量控制系統(tǒng)的溫度變送器在125 MW以下機(jī)組中一般采用DDZ-2型的溫度變送器，這種變送器一般配備的二次儀表是小條形指示儀表或者長圖型記錄儀表，而在300 MW以上的機(jī)組中則由熱電偶熱電阻信號(hào)直接進(jìn)入電子室。在壓力測量方面，采用的傳感器多是應(yīng)變原理的膜片和彈簧管，變送器采用位移檢測原理或電阻電容檢測原理，二次儀表數(shù)顯居多。在流量測量方面，一般采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件依據(jù)差壓原理進(jìn)行測量，大機(jī)組則用汽機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)的壓力通用公式計(jì)算得出。二次儀表為數(shù)字智能化儀表。在液位測量方面，采用的傳感器為稱重式傳感器或者電容式傳感器，采用的變送器為4～20 mA變送器。[1]

1.2 自動(dòng)控制及其系統(tǒng)的應(yīng)用

自動(dòng)控制及其系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)、主汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、機(jī)爐負(fù)荷協(xié)調(diào)控制和開環(huán)控制等方面。在汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面采用三沖量系統(tǒng)和串級(jí)系統(tǒng)，在大機(jī)組中依據(jù)負(fù)荷將單沖量、三沖量進(jìn)行切換來達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。在燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面，由于爐膛負(fù)壓系統(tǒng)與送風(fēng)系統(tǒng)相互作用，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，如果加負(fù)荷則先加風(fēng)再加煤；減負(fù)荷時(shí)，先減煤再減風(fēng)。在主汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面，一般采用串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過對水溫的降低來對主汽溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是由于多容環(huán)節(jié)的汽溫調(diào)節(jié)對象延遲時(shí)間常數(shù)較大，所以為了加大對主汽溫度的調(diào)節(jié)的可控性，采取了諸如史密特時(shí)間預(yù)估算法控制、模糊控制等控制策略，而對于大機(jī)組則選取預(yù)估算法控制、 自適應(yīng)控制、補(bǔ)償法控制等控制策略來使主汽溫的溫度調(diào)節(jié)的可控性大大提高。在機(jī)爐負(fù)荷協(xié)調(diào)控制方面，一般采用基本方式、鍋爐跟隨方式、汽機(jī)跟隨方式和協(xié)調(diào)方式等方式來對機(jī)爐負(fù)荷進(jìn)行控制。所謂的基本方式就是針對汽機(jī)主控?zé)o法進(jìn)行自動(dòng)化控制而采用手動(dòng)控制的一種方式；而鍋爐跟隨方式主要由于汽機(jī)主控在手動(dòng)方式，使鍋爐主控在手動(dòng)方式；汽機(jī)跟隨方式因汽機(jī)跟隨鍋爐主控而在手動(dòng)控制；協(xié)調(diào)方式指鍋爐主控與汽機(jī)主控都在自動(dòng)控制。[2]

1.3 DCS系統(tǒng)的應(yīng)用

DCS系統(tǒng)在火電廠發(fā)電機(jī)組控制中有較長的時(shí)間，是一種建立在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)研究的基礎(chǔ)之上的控制系統(tǒng)。它通過將將局域網(wǎng)技術(shù)與發(fā)電機(jī)組控制結(jié)合起來，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)。由于DCS系統(tǒng)中有數(shù)量眾多的未處理器，單個(gè)微處理器只負(fù)責(zé)較小范圍內(nèi)的控制任務(wù)，單個(gè)微處理器發(fā)生故障，對整個(gè)系統(tǒng)的影響較小，將控制系統(tǒng)的故障集中這一劣勢得到有效解決。此外DCS系統(tǒng)能使控制室尺寸和控制表盤的長度控制有效范圍內(nèi)，使控制系統(tǒng)的電纜需求量大大降低，同時(shí)使控制系統(tǒng)所需要的設(shè)備和元件數(shù)量大大減少，從而使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本大大降低，提高了火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2 熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新

2.1 單元機(jī)組監(jiān)控智能化

我國關(guān)于單元機(jī)組智能化才剛剛起步，但是作為未來單元機(jī)組控制的發(fā)展方向，信息智能化儀表和軟件必然會(huì)在單元機(jī)組控制中得到廣泛應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組監(jiān)控智能化。

2.2 優(yōu)化過程控制軟件

在火力發(fā)電廠控制系統(tǒng)中，自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)的應(yīng)用，使控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍和和品質(zhì)指標(biāo)得到一定程度的優(yōu)化，但是這些新技術(shù)的應(yīng)用對控制系統(tǒng)運(yùn)行效果的提升卻少之又少，在電力行業(yè)競爭日趨激烈的今天，為了提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)能力，急需方便安裝調(diào)試的專用過程控制軟件，特別是燃燒控制軟件、蒸汽溫度調(diào)節(jié)軟件以及其性能分析軟件，開發(fā)這類專用的過程控制軟件，能有效提高控制系統(tǒng)對過程的控制，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)能力。對于DCS系統(tǒng)，應(yīng)與現(xiàn)場總線發(fā)展結(jié)合起來，借助現(xiàn)場總線發(fā)展不斷完善自身功能。

2.3 集中布置單元機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)

單元機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)物理布置集中化將集控室的概念進(jìn)一步擴(kuò)大，使集控室的概念不僅僅停留在電子設(shè)備間，更擴(kuò)大到整個(gè)電廠的單元機(jī)組。不僅使單元機(jī)組的電子設(shè)備的物理布置集中化，也使現(xiàn)場一般的監(jiān)控信號(hào)通過遠(yuǎn)程I/O柜的配置方式也實(shí)現(xiàn)集中化，這樣不僅充分利用了廠房的物理空間，也減少了電纜的需求量，提高了機(jī)組的運(yùn)行管理水平，從而為電力企業(yè)帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 應(yīng)用無線測量技術(shù)

將無線測量技術(shù)應(yīng)用于測量系統(tǒng)中，通過與DCS技術(shù)相結(jié)合，能使測量系統(tǒng)更全面地掌握過程中出現(xiàn)的問題，對關(guān)鍵工藝的信息也會(huì)掌握地更為詳盡，為推動(dòng)基本過程和熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展完善提供了重要保障。通過無線測量技術(shù)，能使熱工自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用成本大大較少，同時(shí)對諸如污水區(qū)域測量、供熱量、供油量等都能進(jìn)行有效的遠(yuǎn)程監(jiān)控，為熱工自動(dòng)化技術(shù)在火力發(fā)電廠有更廣闊的的應(yīng)用空間提供了重要依據(jù)。

3 結(jié)語

熱工自動(dòng)化技術(shù)緊隨科技的發(fā)展而進(jìn)步，在未來的發(fā)展階段，熱工自動(dòng)化技術(shù)將與新技術(shù)、新材料、新理論緊密結(jié)合，使其在火力發(fā)電廠的應(yīng)用范圍將更為廣闊，為電力企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)能力提供重要的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳永存.高度集中的輔控網(wǎng)在國華寧海電廠一期工程中的實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化博覽，2010（3）.

[2]李陽春，夏靜波.火電廠熱工自動(dòng)化的發(fā)展和展望[J].電站系統(tǒng)工程，2009（6）.