熱工自動化技術在火力發電中的應用與創新

伍靜　謝再虎

摘 要：隨著經濟的快速發展，社會發展過程中對電能的需求越來越大，這就對電力生產企業提出了較高的要求。火力發電作為我國主要的發電形式，近年來在各種新技術和新工藝快速發展過程中，熱工自動化技術在火力發電中得以廣泛的應用，這對火電廠機組運行水平的提升及運行安全性起到了非常重要的作用。文中分析了熱工自動化技術在火力發電中的應用，并進一步對熱工自動化技術在火力發電中的創新進行了具體的闡述。

關鍵詞：火力發電；熱工自動化技術；應用；創新

在科學技術快速發展的新形勢下，我國火電發電企業自上世紀八十年代即開始應用熱工自動化技術，在科學技術的快速發展的支持下，熱工自動化技術在火力發電中的應用越來越完善，各種新理論、新材料及新工藝的應用，使當前火力發電中傳感器和變送器技術不斷更新，控制系統和控制裝置也取得了較快的發展，熱工自動化技術在火力發電的熱工測量、自動化控制系統及DCS中應用越來越普遍，有效地提高了火力發電機組的自動化和智能化水平，為火力發電機組運行的安全性和穩定性地提升奠定了良好的基礎。

1 熱工自動化技術在火力發電中的應用

1.1 熱工測量技術的應用

火力發電廠運行過程中，對于溫度、壓力、流量和液位等的測量工作都離不開熱工測量技術。通常情況下會采用熱工測量控制系統的溫度測量傳感器來對溫度進行測量。在熱工測量控制系統中，在125MW以下的機組中所采用的溫度變送器多以DDZ-2型的溫度變送器為主，在DDZ-2型溫度變送器中往往配備的儀表多為小條形指示儀表和長圖型記錄儀表，但對于300MW以上的機組在溫度測量時，多是由熱電偶熱電阻信號直接進入到了電子室。而以應變原理的膜片及彈簧管組成的傳感器多用于壓力測量方面，同時在壓力測量中采用的變送器，采用的也是位移檢測原理或是電阻電容檢測原量，多以二次儀表數量較多。在對流量測量時，一般都是以標準節流件并依據差壓原理來進行測量，對于大機組流量的測量，多以汽機調節組壓力通用公式進行計算，采用的儀表也以數字智能化二次儀表為主。利用稱重式傳感器或是電容式傳感器來進行液位測量，變送器也多以4～20MA為主。

1.2 自動控制及其系統的應用

利用三沖量系統和串級系統來有效地確保汽包水位自動調節系統的有效運行，對于大機組來講，可以根據負荷的情況來對單沖量和三沖量進行切換，從而實現自動調節的重要目的。

燃燒控制系統在機組運行中發揮了重要的作用，對鍋爐的高效燃燒具有調節功能。在鍋爐燃燒的過程中，爐膛內產生的負壓與送風機產生的正壓會產生一定的沖突，所以在設計燃燒控制系統時，需要事先做好調節。如果需要增加負荷，那么就要先加風再加煤，如果降低負荷，則要先減煤再減風。

主汽溫度的調節對于發電廠的正常運行具有重要的意義，只有控制好主汽溫度，才能夠確保鍋爐系統的高效運行。而在熱工自動化技術控制主汽溫度調節時，一般都會以串級方式通過降低水溫的方法來達到目的，但是經過一系列的調節措施，在每個環節都會產生時間延遲，而在多個環節的累積作用下，就會影響到主汽調節的準確性。所以為了確保主汽調節的準確性，可以采用史密特時間預估算法或者模糊控制，以此避免因為時間延遲導致主汽調節的誤差。為了能夠更好地實現對機爐負荷的有效控制，通常會采用基本方式、鍋爐跟隨方式、汽機跟隨方式和協調方式來確保可控性。當自動化控制無法進行時，則汽機主控則采用手動控制形式，即基本方式來對汽機主控進行控制。

1.3 DCS系統的應用

DCS系統在火力發電機組的控制工作中應用的時間較長，DCS控制系統是以計算機技術和局域網為基礎而建立起來的控制系統，在發電機組與局域網之間建立一種連接，從而對整個控制系統進行網絡控制。DCS系統的組成結構中含有較多的微處理器，而每個微處理器都有其自己的控制范圍，一旦控制范圍內發生故障時，只會對微處理器控制范圍內的設備產生影響，而不會對系統中的其他部分產生影響。在對DCS系統進行設計時，本著經濟型的原則，在控制室面積以及儀表盤的尺寸等都會得到合理的控制，這樣就大大地降低了電纜的使用量，有利于控制系統設計成本的降低，對火力發電廠經濟效益的提高具有極其重要的意義。

2 熱工自動化技術在火力發電中的創新

2.1 單元機組監控智能化

單元機組智能化作為我國未來單元機組控制的主要發展方向，當前我國單元機組智能化還處于起步階段，但隨著相關技術的快速發展，在單元機組控制中信息智能化儀表和軟件的應用會越來越廣泛，這必將會為單元機組監控智能化的實現奠定良好的基礎。

2.2 優化過程控制軟件

在目前火力發電廠發展過程中，一些新技術開始在控制系統中進行應用，這在一定程度上優化了控制系統的調節范圍和品質指標，但這些新技術的應用，對于控制系統運行效果的提升并沒有起到多大的效果，因此需要加快過程控制軟件的開發，特別是燃燒控制軟件、蒸汽溫度調節軟件以及其性能分析軟件等相關軟件，這不僅能夠更方便安裝和調試，而且對提高控制系統過程具有極其重要的作用，有利于火力發電廠經濟效益和安全生產能力的提升。

2.3 集中布置單元機組監控系統

單元機組監控系統物理布置集中化將集控室的概念進一步擴大，使集控室的概念不僅僅停留在電子設備間，更擴大到整個電廠的單元機組。不僅使單元機組的電子設備的物理布置集中化，也使現場一般的監控信號通過遠程I/O柜的配置方式也實現集中化，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，提高了機組的運行管理水平，從而為電力企業帶來較高的經濟效益。

2.4 應用無線測量技術

在測量系統中開始應用無線測量技術，而且需要將無線測量技術與DCS技術有效結合，從而更全面的對測量系統中出現的問題進行有效解決，掌握更為詳盡的關鍵工藝信息，有利于更好地推動熱工自動化技術的發展和完善。在應用無線測量技術過程中，自動化技術應用成本會得以大幅度降低，而且能夠實現遠程監控，為執工自動化技術在火力發電廠的應用提供了廣泛的空間。

3 結束語

火力發電廠在我國的經濟發展中發揮了重要的作用，而在生產的過程中，對于鍋爐的燃燒效率，機組的運行調節等需要嚴格的控制系統，確保各項生產的高效運行。現階段，熱工自動化技術在火力發電廠中已經得到了廣泛的應用，對于發電廠中的各個環節進行自動化控制，有效地提高了生產效率。而隨著熱工自動化技術的發展，各項新技術、新工藝會不斷地應用于火力發電廠中，對于促進發電廠的生產效率具有重要的意義。熱工自動化技術在火力發電廠中的應用，不僅有利于更好地提高火力發電廠的安全生產能力，而且對電廠經濟效益的實現具有非常重要的推動作用。

參考文獻

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