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摘要：随着新理论、新材料和新工艺在热工自动化中的应用，火力发电中的传感器和变送器也得到不断的更新，控制系统和控制装置也在这样的环境中取得了迅猛的发展，当然热工自动化技术在火力发电的热工测量及自动化控制系统中应用也逐渐普遍起来，火力发电机组的自动化和智能化水平也得到了一定的提高，为以后火力发电机组运行的安全性和稳定性地提升奠定了良好的基础。
关键词：电力热工；自动化技术；应用现状；发展趋势
引言
电力行业热工自动化技术的改进与优化不断向数字化、智能化、集中化和一体化的方向发展，为了不断缩短国际先进水平的距离，我国不仅仅是简单的模仿，而是要学到其质的所在，借鉴他们发展的成功经验，并设定出符合国情的发展道路，从而加快我国电力行业热工自动化技术的进步的步伐。
一、热工自动化技术概述
各类的火力发电机组不断的发展与成熟，造成了其内部控制参数也产生了不断的变化，变化过程丰富且复杂，为了实现发电机组的安全、经济、连续性等功能的运行，需要对其采取一起相关的措施，对于火电厂的复杂控制是热工自动化技术得以推广的重要内容。我们对热工自动化的传感、控制等设备与其集成系统进行选进的软件与设备功能的开发，对火电厂的自运行实现其自化动的监测、调节、自运保护、顺序控制等四个方面的主要功能。使用热工自动化技术可以对火电厂的运行工况，与其运行的参数，进行起停是的状况等进行自动的监测与自动的检查，这样可以保证在状况产生时，通过自动的方式进行自我的保护与处理，保证其运行中的安全与连续性，对于发电厂的经济性进行有效的保障，减少因故障与异常所造成的火电厂的生产停止，造成社会与经济问题的产生。所以热工自动化在火电厂的运行中具有重要的作用。
二、电厂热工自动化技术的应用现状
1、局部系统的应用现场总线
随着自动化技术的不断发展，出现了新型的自动化仪表，其中最重要的一种就是现场总线系统，紧密结合了DCS，能够提高信号控制传输的快速性、实时性和准确性，还能增强机组设备的安全可靠性。推动现代化管理，降低电厂成本。但现目前，我国的电厂基本上都是将现场总线应用到局部系统上。运用总线技术，在总线光纤上使用冗余结构，能够有效地提高可靠性和安全性。
2、DCS技术
部分电厂在DCS中的SCS功能控制范围中加入了厂用电系统和电气发变组功能，用DCS模件来代替ETS控制，将DCS和DEH的软硬件相结合，在DCS控制中直接加入了电厂机组的相关烟气湿法脱硫方法，从而实现一体化的控制系统。随着时间的推移，DCS的结构也发生了变化，过去采用的是分散的控制空能，导致存在着过多的接口和控制器的链接，不仅会影响到系统的可靠性，还会导致停机故障。现目前，DCS向着集中化发展，实现一体化控制。这样可以使得故障环节减少，方便内部信息交换，提高信息传递的可靠性。
3、SIS系统
应用SIS系统，使得电厂分散控制系统与管理信息系统实现数据交换和信息共享。其功能主要包括厂级性能的分析和计算，厂级数据的监视和采集。在电厂已经成熟的应用调度方式软件的情况下，可以进行负荷调度的相关分配功能设置。系统优化功能、寿命管理功能和故障诊断功能。虽然SIS系统在电厂中已经得到了一定规模的应用，但是其真正的作用并没有完全的发挥出来。基本上只是进行生产报表的打印和显示、数据的存储和采集，所以应该对此进行深入的分析，提高其应用率。
4、智能控制技术
由于火电厂热工控制系统结构相对比较复杂，大型火力发电的设备种类以及结构较大，在控制过程中采用传统的控制方式将会出现延迟、误控以及强耦合等问题，因此一种能避免这些问题的智能控制将取代传统的控制方式。目前在火电厂热工自动化控制中智能控制主要应用以下几个方面：
（1）锅炉燃烧过程控制；锅炉燃烧过程控制主要是通过监控层对锅炉的燃烧状态进行数据采集与监测，根据监测的数据采用智能算法进行智能分析，常用智能算法有人工神经网络、多级可拓、模糊控制、专家系统等，利用智能算法计算状态参数进行对PID控制的参数调节，从而实现锅炉燃烧的智能控制，提高锅炉的控制效率与控制的可靠性。
（2）温度智能控制；锅炉温度智能控制主要是对锅炉汽温的控制，锅炉的汽温时变性较强，传统的控制方法不能适应大型火力发电厂的发展，对大型的火力发电厂控制效果不理想。目前常用的汽温智能控制技术主要有汽温模糊控制技术和神经网络智能汽温控制技术，在智能汽温控制技术的应用下，对大型火力发电厂的锅炉汽温控制中能够在不同负荷下具有良好的控制效果。
（3）智能给水控制；目前大型发电厂的锅炉设备比小型发电厂增加了许多，传统的给水控制容易出现给水不足或者给水缓慢等现象，为了拥有一个较精准以及可靠的给水控制方式，多层神经网络的自适应PID智能给水控制方式将引入到火力发电锅炉给水控制能，该方式不仅简化了传统的给水控制系统结构，还极大地提高的给水控制系统的可靠性与稳定性。
5、预警控制与神经网络的应用
电厂热工运行中的神经网络应用主要体现在一次调频技术手段中的神经网络运用。负荷变动会导致电网出现周波变化。在实践中，如果利用锅炉储能，则机组协调控制、汽轮机调节等必须根据电网频率进行合理应用。自动改变调门开度时，发电机的运行功率会随之改变。在此过程中，通过随机该变发电机的功率，可有效满足整个电网负荷变化的需求。这一过程中，主要进行一次调频。对于一次调频技术手段而言，是单元机组、电网安全运行的基础。当发电机组运行异常时，发电机及时利用锅炉储热响应，从而缩小负荷差距，稳定电网作业频率。由于电网频率变化非常快，因此，其频率参数监控工作非常重要。对于神经网络波形而言，其学习难度比较大，但所需的专业知识不多，也无需具备丰富的经验。对于用于神经网络自组织构成的模糊控制机构而言，该系统实际应用了两个温差实现反向学习型神经网络的传递：①将所有大系统方面作为大脑应用；②实际应用于被控对象的动态特征、特性领域的知识。从应用效果看，利用模糊控制器对电厂热工系统进行控制的效果较高。
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6、热工测量
流量测量：进行热工的自动化测量中应该使用标准的器件或是仪表，减少因设备原因所造成的流量测量时的产生的误差，对于精准度进行提高，遵循差压的原理对流量隐患问题进行消除。压力测量：对于压力测量的部进行控制时我们需要对其应变的原理进行遵循，与传感器结合使用，对于热工检测中的压力测量进行合理的分配与使用。温度测量：进行温度测量中其热工自动技术的主控对象是其传感器，根据热工系统中的实践对温度测量进行执行，保证测温性能的可靠性。液位测量：传感器的选择可以清准对火力发电厂中的液位变化进行精准的计量。
7、无线技术
火力发电厂的传统控制系统多是具有有线的链接，所以在进行其控制系统的网络架设时需要大量的电缆进行布设。这就造成了许多不便，其一，提高了控制成本，造成了大量资金的使用。其二，控制网络变得结构复杂而且对于网络进行扩网时的难度不断的增加。所以在这种情况下，如果我们使用无线技术，可以对其架设的成本进行降低，也可惟对其网络的结构进行简单化的处理，对其网络强求构的可拓展性能进行加强，提高自动化的水平。并且我们可以通过对无限测量技术的使用，对火力自动监测系统中的无限测量技术进行提高，保证其检测的水平与检测的质量，对于热工自动化的控制水平与质量进行较大范围内的提升。
二、热工自动化技术的未来发展方向
1、单元机组监控智能化
智能化的监视控制系统在我国的发展仅仅处于一个初始的阶段，在这个方面国家起到了很大的促进作用。国家意识到安逸舒适的环境只能导致落后，因此在全面推进智能化监控系统的过程中，采用各项激励和鼓舞措施对国家计算机监控措施进行系统化管理，为提高效率提供保障。在制度保障的基础上全面保障发挥所有员工的潜能，在技术的专业化方面不断提供各方面的综合能力。引进竞争机制，使各个主体在外部竞争的激励下全面进行技术创新，使智能化的监视控制系统更加成熟。
2、过程控制优化软件广泛应用
优化控制专用软件在企业中得到广泛使用，极大提高了企业的生产效率。在全面改进国家的政策的基础之上不断把国家的政策投入到整个过程之中。过程控制优化软件是在计算机技术不断优化，管理水平不断提高的前提下来使用的。在企业中，工作人员在这项设备的推动下减少了很多繁琐的工作环节，把所用的管理集中到一个综合的发展平台之上。监控系统大多是远程的，很多时候如果不去仔细调查很难到达监控的目的，很多企业的监控往往流于形式，在重大的需要上面往往得不到有效的信息，因此需要全面优化企业的监控软件，在提高技术的基础之上改善软件的水平，提高科技含量。
3、监控系统趋向集中化
过去通常情况下，一个集控室是由一台或者两台的机组使用，电子室又被分成很多个小型的电子设备间，分布在主设备的周围，其目的主要是为了节省电缆，这就导致了每个电厂都会有多个辅助车间存在，加大了日常工作的工作量。随着计算机技术的不断更新，管理水平也在不断的提高，机组容量不断扩大，也就导致了全厂的单元机组容于一个控制室，监控系统趋向集中化发展。由于电厂单元机组的电子设备间越来越集中，使用I/O柜的配置方式来分配现场的监视信号，它们大多都是远程的，例如：浙江省国华浙能宁海发电厂的四台机组由一个控制室进行监控，使单元机组电子室比较集中，促进了机组运行管理水平的提高，减少了工作量，提高了经济效益，获得了科技创新的国家金奖。
4、机组检修、运行以及维护方式将改变
随着电力市场竞争的不断激烈，电力企业将改变机组检修、运行以及维护方式。为了实现经济效益大幅度提高的目的，电力企业除了多多提高发电量以外，还得提高机组的利用效率，缩减生产人员的日常配备，加强与设备检修企业的联系，利用他们所具备的专业知识来提高电厂的劳动生产效率。因此，电力企业将不再聘用检修维修人员，机组检修、运行以及维护方式将被彻底改变，检修维修工作社会化是电力行业提高经济效益，减少资本投入的有效途径。DCS系统向各个功能领域渗透它的一体化，重新调整与明确将电厂内的分工，使电力企业不断协调化与信息化。
5、推广辅助车间系统集控
随着经济的不断提高，发电厂也在不断的发展与完善，因此对操作人员的素质要求也在不断的提高，辅助车间因此也得到了全面地推广。在全面推广的过程中，辅助车间存在的问题与矛盾越来越突出。辅控系统之间要保持通信信号的不间断性，就得通过多模光缆来确保通信信号的稳定性与可靠性，为了避免不必要的麻烦，各辅助控制系统的通信接口协议和物理接口，应事先规定好各接口的型号，最好能够统一接口型号。在选择辅助车间的控制系统时，为了操作简便，最好也是选用统一的人机界面以及操作方式，使得各个系统都能够方便、快捷的进入BOP网络。电力行业的应用设备也将向着统一化、简便化、一体化、智能化、灵活化发展。
6、变频技术的普及
变频器作为控制系统的一个重要功率变换部件，以提供高性能变压变频可控的交流电源的特点，前些年在火电厂小型电机（如给粉机、凝泵）等控制上的应用，得到了迅猛的发展。由于变频调速不但在调速范围和精度，动态响应速度，更重要的是节能效果在经济及社会效益上产生的显著效应，因此继一些中小型电机上普遍应用后，近年来交流变频调速技术，扩展到一些高压电机的控制上试用，如送、引风机和给水泵电机转速的控制等。
因为蕴藏着巨大的节能潜力，可以预见随着高压变频器可靠性的提高、一次性投资降低和对电网的谐波干扰减少，更多机组的风机、水泵上的大电机会走向变频调速控制，在一段时间内，变频技术将继续在火电厂节能工作中，扮演重要角色。
结语
现代控制理论的应用，将改写热工调节系统的指标。随着计算机技术的进步，网络化的保护及故障信息系统将会不断发展，最终基于网络大容量数据传输可实现，远程专家监控诊断系统的开发应用，火电厂检修运行维护的结构将彻底改变，届时仅需少量人员进行机组的运行维护，更多的是通过远程专家监控诊断系统（类似于电力调度），实现对机组的运行监控、维护和故障诊断、处理。
参考文献:
[1] 李展.浅论电力行业热工自动化技术现状与发展[J].中国新技术新产品.2013（13）.
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[4] 韩熠.电厂热工自动化技术及发展趋势[J]卷宗.2013（7）.
论文作者:于建云
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/19
标签：机组论文; 热工论文; 技术论文; 电厂论文; 火电厂论文; 系统论文; 控制系统论文; 《电力设备》2017年第25期论文;