火電廠熱工自動化技術改造分析

劉姝穎

摘 要：隨著電力事業的發展，火電廠熱工自動化程度不斷提高，使得熱工自動化設備和系統在火電機組安全經濟運行中的作用愈來愈顯得重要。目前，我國在火力發電領域加強了技術改革，現階段的電廠熱工自動化已經得到了很大的發展。隨著電力行業體制改革，火電廠熱工自動化系統技術改造已成為必然。該文就火電廠熱工自動化技術改造進行分析。

關鍵詞：火電廠 熱工自動化 改造

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（c）-0048-02

自動化隨著電力事業的發展，機組容量的增大，火電廠熱工自動化程度不斷提高，熱工監控范圍不斷擴大，使得熱工自動化設備和系統在火電機組安全經濟運行中的作用愈來愈顯得重要，而目前，電力生產企業的熱工自動化系統也處于不斷的升級改造當中。作為機組主要控制系統的DCS，火電廠熱工自動化已在控制結構和控制范圍上發生了巨大的變化；另一方面隨著廠級監控和管理信息系統、現場總線技術和基于現代控制理論的控制技術的應用，給熱工自動化系統注入了新的活力。本文呢在深入探析我國火電廠熱工自動化技術發展現狀、DCS功能范圍的基礎上，提出汽輪機控制系統改造優化方案，為火電廠熱工自動化技術改造提供了理論指導。

1 熱工自動化的現狀

熱工自動化技術是對生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理、決策，達到確保安全、增加產量、提高質量、降低消耗、減員增效等目的的綜合性高新技術。其中，測量裝置和執行機構在原理和結構上沒有新的變化，只是引入了智能化、網絡通信接口、微處理器等，可以實現計算機遠程設定、控制，逐步向現場總線方向發展，其核心已逐步由計算機控制系統取代。未來一段時間里，現場總線將與DCS、PLC相互依存發展，現場總線借助于DCS和PLC平臺發展自身的應用空間，DCS和PLC則借助于現場總線完善自身的功能。

2 DCS改造的現狀及其功能范圍

隨著科學技術的不斷發展，DCS系統成為火力發電廠不可缺少的重要組成部分，其精準高效的自動化程度，得到了相關專業人士的認可。從指標測試和運行狀況來看，通過DCS改造之后火電廠機組的系統功能指標大致都已經達到了設計的基本要求，即：完善的人機界面交互功能和畫面監控功能；同時順序控制系統也實現了熱力系統的輔機和相關設備按順序和時間間隔自動動作，從而在很大程度上減少了人工操作，最終保證了設備運行的的安全性；系統的調節品質都大大優于原系統，熱工自動投入率達到100%，機爐協調控制系統的投入，使機組運行中主要熱力參數控制穩定，AGC投入使機組對電網負荷適應能力增強。其控制功能情況大致如下。

（1）單元機組DCS系統

典型的DCS網絡系統由過程控制層、控制管理層和生產管理層組成.過程控制層采用現場總線技術，將現場總線接口模件作為DCS I/O模件連接現場總線智能設備，從系統上將熱工控制與電氣控制合二為一構成單元機組DCS-FCS控制系統。

（2）公用DCS系統

燃油泵房、儀表及檢修用壓縮空氣系統、熱網系統、脫硝氨氣站、廠用電公用部分等納入機組公用域監控，可分別由任一單元機組DCS操作員站進行監控，正常運行時通過閉鎖由#1機組操作站監控，當#1機組檢修時，監控權可切換至#2機組操作站監控。

（3）輔助車間DCS系統

鍋爐補給水處理、工業廢水處理系統、凈水站、綜合水泵房、污水處理系統、電除塵、氣力除灰、機械除渣、汽水取樣及加藥系統、集中空調等輔助車間組成全廠輔助車間分散控制系統。

監控布置為“3+1”即“3分散+1集中”，即在現場水、煤、灰3個分散控制點分別設置操作員站和控制柜，同時在主廠房集中控制室內也設置操作站，與現場操作站的通訊連接采用光纖。

3 火電廠熱工自動化技術改造策略

（1）提高機組整體運行水平

通過改造要做到降低煤耗、提高可用率、減少運行人員，并能實現AGC和適應調頻調峰要求。因此，老機組自動化改造工作不能獨立進行，必須與主機、輔機的技術更新工作配合進行。完善的自動化只能建立在可控性好的機組和可靠性高的自動化裝置基礎上，任何脫離主輔機改造的自動化改造都是難以取得實效的。

（2）變頻器突破高端路線

隨著國民經濟的發展，各行業的生產規模增大，所使用的高壓電動機的容量也越來越大。高壓交流大功率電動機直接啟動會造成許多危害，如對電網造成電壓的下降，影響共網其它設備的正常運行；再則會對電動機及其所帶設備造成沖擊，加速設備的老化和損壞，增加設備的維護量。故高壓交流大功率電動機的啟動成為各行各業日益關注的問題。相比傳統的軟啟動方式，火電廠變頻器軟啟動裝置不僅具備體積小、重量輕、啟動重復性強、維護保養簡便、系統效率高等優點，還可以在限流的同時保持較高的啟動轉矩，實現真正的平滑啟動過程。其特有的多單元串聯結構，無需額外配置濾波裝置，就可以很好地滿足國家相關標準對諧波失真的要求。作為目前技術指標最優異的軟啟動設備，廣電電氣還具有國產化所帶來的價格優勢，實現了極高的性價比，化解了進口高壓變頻裝置價格昂貴的矛盾，在工業生產快速發展的趨勢下，無疑將成為客戶解決高壓交流大功率電動機啟動問題的最佳選擇。

（3）節能環保高壓變頻技術應用

近幾年，由于能源緊張及生產工藝等各方面的要求，使用高壓火電廠高壓變頻器已成為大型生產企業節能工作的必由之路。

高壓變頻器裝置主要由移相變壓器、功率單元、控制系統、旁路柜、水冷卻系統等部分組成，另外還可根據需要配置輸出LC濾波器。裝置的每一相都由三個功率單元串聯構成，共包括9個功率單元。每個功率單元的主電路結構完全一致，單個功率單元為基本的“交—直—交”逆變電路，主要包括橋式整流電路、直流濾波電容、橋式逆變電路等。移相變壓器二次側輸出的三相交流電通過三相整流橋變換為直流電，再輸入逆變橋（H橋）進行逆變。通過對開關器件的通/斷狀態進行SPWM控制，逆變橋可以輸出頻率和電壓均可調的交流電。輸出LC濾波器可以對輸出電壓進行濾波，使輸出波形非常接近于正弦波。裝置具備旁路功能，在變頻器檢修期間可以將其旁路，同時將6kV/50Hz交流電源接到電動機，以保證電動機運行的連續性。裝置通過改變施加到高壓電動機上的電源的頻率和電壓，可以實現高壓電動機的調速運行，可以大幅度地節約電能。

4 結語

隨著國民經濟的發展，各行業的生產規模增大，所使用的高壓電動機的容量也越來越大。高壓交流大功率電動機直接啟動會造成許多危害，如對電網造成電壓的下降，影響共網其它設備的正常運行；再則會對電動機及其所帶設備造成沖擊，加速設備的老化和損壞，增加設備的維護量。但是經過熱電行業的技術改革，可以在很大程度上解決這一問題，從而使熱工自動化系統得到了深度的優化。

參考文獻

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