火力發電廠發電機組集控運行技術探討

馬海軍

(國家能源集團蚌埠發電有限公司，安徽 蚌埠 233000)

現代信息技術發展改變了火電廠發電機組運行管理模式。基于現代化控制技術的集控技術進一步強化了系統性能，針對龐大的市場需求，火力發電機組調峰作用日益突顯，要深入了解集控技術的主要特征及運行方式，尋找提高發電能力的新方法。

1 火力發電廠發電機組集控運行系統

1.1 集控運行系統

火力發電廠發電機組集控運行系統簡稱DCS系統，該系統是在大型工業自動化生產基礎上發展而來控制系統技術，依托信息技術將原本復雜的系統控制模式變得更加簡單，與傳統的單純集中式控制系統相比實現了信息系統的有效融合，不僅能夠對火電廠相關設備運行做全面監督，還能優化設備操作過程，滿足分組/集中控制的性能要求。發電機組集控運行系統采用了電腦計算機技術、control控制技術及對應的通信技術等，實現了管理、操作及顯示等諸多功能的一體化，分散處理火電廠運行過程中的電力負荷、危險性操作及其他功能，成為火電廠現代化運行的重要技術。火電廠發電機組集控運行系統功能不斷完善，該控制系統已開始運用智能化技術來強化功能，如對發電機組異常運行數據進行監控等，這些功能保障了發電機組的運行質量[1]。

1.2 集控系統運行環境及條件

發電機組集控系統主要集中在外部環境條件中，包括計算機控制系統接地、電源供應能力及電子室、控制室等室內環境影響。集控系統運行過程中可能會受到其他因素的影響，需要重點考慮以下內容：其一，若發電機組集控運行系統接地不理想或電纜屏蔽存在質量問題，會導致系統運行過程中承受更多干擾，甚至造成信號錯誤發出，影響整個系統運行效率。其二，若電源供應模式及時間切換不標準，會導致集控系統運行環境變化，該系統功能也難以得到充分發揮。其三，一般電子室與控制室之間的空調為公用模式，且空調系統無法調整室內濕度變化，在室內空氣十分干燥的情況下可能會產生靜電離子，造成電路板短路等問題。

2 發電機組集控系統的運行

2.1 控制系統的運行

主蒸汽壓力控制系統。該控制系統在運行期間以能量平衡為基礎實現控制，即遵照主蒸汽壓力能量平衡理論對入爐燃料數量進行控制及分析，采用DEH技術，針對性地調整主蒸汽壓力水平。

過熱汽溫控制系統。針對超臨界蒸汽系統的溫度控制，該集控系統能夠通過水煤比和兩級噴水減溫共同來控制，因為直流爐中的微過熱蒸汽水平基本能夠反映出水煤比的變化情況，再加之過熱氣溫控制系統技術條件逐漸成熟，利用系統中的數據可基本實現自動調節，成為提高系統性能的關鍵手段，但是在使用該方法時也需要注意一些問題，如系統中線性接觸不牢固可能會影響系統性能。

再熱汽溫控制系統。對于中間再熱機組，特別是二次中間再熱機組的再熱蒸汽溫度控制，正常情況下通過煙氣擋板來調節一、二次再熱器蒸汽溫度，在低負荷或深度調峰期間還可以適當增加爐膛總風量，作為再熱蒸汽溫度調節的輔助手段。此外，對于非穩定工況時輔以一、二次再熱器噴水減溫，但在運行中要關注再熱器壁溫，提高能效，這是需要重點關注的問題。

2.2 集控系統的關鍵技術

在發電機組集控運行管理中，根據系統技術特征，大體可分為3種集控技術形式：一是遞階式控制模式。在早期的分散系統中呈現出分級低階結構特征，其核心是將一個原本完整的(或較大的)系統分散，通過系統控制和監視功能完成對系統運行狀態的評估。這種控制模式有一個十分突出的優點，即通過順序控制及模擬控制量方法，對集控系統中的每個子系統運行數據進行識別，并結合現場控制需求將其中的關鍵信息傳遞到對接管理系統中，整個操作過程是在微處理器基礎下完成的，可以滿足大部分程序控制要求。二是獨立管理的分散系統。集控系統的主要優勢是可以規避集中系統控制模式下的集中性故障，而該系統的核心是增設了微處理器，在微處理器的支持下，可以將原本集中在一個系統上的系統功能分散到每個獨立的系統中，在該模式下，當系統中的某一設備或系統發生故障后，不會影響系統中其他設備的運行。從功能控制角度來看，由于每個控制系統都獨立承擔著相應的控制功能，通過微處理器支持，可以根據計劃控制方法來提升數據處理效率。有學者研究認為，集控系統的主要優點是將故障系統徹底打散，不僅可以降低系統故障造成的負面影響，也能為工作人員更換設備提供支持，系統使用效率得到保障[2]。這種分散的系統控制模式可以降低安裝難度，避免發生信號干擾等問題，對于系統而言十分有利。三是綜合控制系統。隨著電能生產要求不斷提升，分散控制技術難度不斷加大，為了適應這一變化，將控制系統與多接口系統的統一融合成為研究重點。在傳統控制技術中，一對一控制模式主要以檢測模擬信號及控制信號為主，這種操作方法會直接影響設備信息之間的傳輸效果，系統與外界對接能力差，但集控系統的出現有效解決了這一問題，在對每個系統下達控制指令的同時可以直接將控制指令下發至每個子系統，由此形成火電廠現場控制系統，為實現一體化系統管理奠定基礎。

2.3 集控運行應對策略

2.3.1 調整運行策略

火電廠發電機組集控運行的主要目的是保證火電廠穩定運行，為滿足要求，應考慮以下兩方面問題：一是重視科學技術運用。根據以往系統運行資料，利用大數據進行數據變化趨勢識別，確保系統能夠及時識別出其中的異常數據并發出警報信息。二是積極調整運行方法。目前部分火電廠采用了無人運行方法，此方法是提升火電廠運行穩定性、拓展電廠運行發展空間的關鍵，為集控運行提供了必要的技術支持，值得推廣。

2.3.2 完善集控運行環境

在外部環境管理中，為滿足集控運行要求，要做好電子室環境控制、計算機控制系統環境控制、電源運行環境控制。在系統運行期間，要調節室內溫度及濕度，避免空氣濕度過大而造成結露現象。在內部環境控制中，要注意監測機組運行溫度變化，避免因溫度快速升高而導致系統發生警報，導致安全問題[3]。

2.3.3 強化集控系統運行技術管理

微處理器作為運行技術管理的核心，應實現軟件、硬件及電纜等關鍵部件的有機結合，構建一個全面系統，遵照集中控制要求，認識到每個部件的功能，在技術管理中應進一步完善現場管理，遵照計算機系統穩定性要求，完善集控系統維護與管理工作，發揮系統時效性強、安全可靠等優點，通過軟件組態方法實現各類復雜控制，提升系統運行效率。

3 結語

發電機機組集控系統可以更好地適應未來電力生產要求。應從技術特征入手，堅持通過智能化、科學化創新，提升火電廠性能，為保障平穩的電力生產奠定基礎。