摘要：总体来讲，热工自动化系统的发展趋势是高速化、智能化、一体化和透明化。对故障信息的研究和充分利用是发掘热工故障诊断与故障预测的基础，现场总线的应用，为热工自动化系统的进一步发展提供了不断拓展的空间。
【关键词】电力，热工自动化；发展方向；前景
一、电厂热工自动化的现状
1.1我国电厂热工自动化发展历程
20世纪50年代，我国火电单机容量小，一般采用母管制运行方式，自动化程度较低，炉、机、电都就地或在各自单独的控制室进行控制，机组基本依赖于人工操作，辅以简单的仪表来控制生产过程。20世纪70年代末，投入使用的是单回路调节装置和模拟组装仪表。当时单元机组集控从某种意义而言仅仅是各种控制仪表设备机械地组合在一起。从实际使用情况看，随着机组容量的不断增大，控制参数和控制要求的不断提高，传统的模拟仪表很难满足要求，难以实现机炉协调控制等复杂的自动控制和保护功能。
1.2分散控制系统(DCS)的现状
目前，国内几乎所有的机组都采用了DCS控制系统。国外的系统运行可靠但价格昂贵；国内的系统价格低，但运行和维护的工作量巨大。根据国内自动调节系统的角度和机组情况分析，一般将国内机组的状况分为：一是采用先进的机组、DCS系统、编制软件、配套仪表设备。国外的自动调节系统已经完备成熟，并且各种仪表的执行机构运行可靠，机构线性良好，各种参数设置合理。二是进口DCS系统和仪表及设备，国产的机组和国内自行编制DCS程序。这一类企业经常采用热工调试所等机构里专业的程序编制人员进行编程。相关的编制人员有着娴熟的自动调节系统程序编制和参数整定经验，但是在系统编程和调试阶段，有些时候相对粗糙。在以后的运行过程中，自动调节系统有可能存在一些问题。
二、电厂热工自动化系统的发展方向
2.1分布控制系统
（1）采用自律分布式的系统结构。自律分布控制系统是现代电厂热工发展中的一项重要控制系统。该系统可以同时满足自律可控性和自律可协调性的系统。自律DCS与现有DCS有以下差别：现有的DCS主要有两种类型，即层次分布型系统与水平分布型系统。当前者的上位子系统出现问题时，下位子系统无法实施调节，但下位子系统可以在一定范围内进行局部控制，具有自律控制性，但缺乏协调性；后者的部分子系统停止工作时，其余的系统可以继续工作，子系统的问题并不影响其余系统的工作状态，但在这种情况下，系统彼此之间无法交换信息，无法实现彼此控制，所以，它具备协调性，缺乏控制性；而在传统的集中式系统中，由于只有一个控制器，因此它既无自律可控性，也无自律可协调性。
（2）人机接口技术。DCS的人机接口技术也在不断发展。工业图形显示系统IGS是最常用的人机接口设备之一，IGS正向大屏幕、高速度、高密度、多画面、多窗口和多媒体方向发展。这些大屏幕显示装置主要用在中央控制室内，显示大量运行人员需要同时了解的信息。它可以取代BTG盘上的显示和记录仪表，放大来自工作站或个人计算机的文件、图象或传达会议消息。新型的IGS可以定义超过CRT尺寸的大画面，采用滚动方式将一个逻辑上的大画面在有限的CRT屏幕上显示出来。这种滚动方式是连续的、任意方向的，可采用鼠标、球标或专用滚动键操作。还可以在保持原画面输入输出功能的前提下，将画面放大或缩小，在一台CRT上显示多个画面。
（3）EIC综合技术。在以前的发电控制过程中，电气控制装置E（Eleetric）、仪表I（Instrument）和计算机控制装置C（Computer）都是彼此独立的装置，采取分别安装的方式。在现代科技的支持下，国家开展了EIC综合技术运用，将这三种装置结合起来，并DCS进行统一规划和完成，这是DCS的未来发展方向。
（4）现场总线。采用现场总线FB也是DCS未来的发展方向。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆FB是由DCS所控制一条通信线路，它能排除干扰和免受不良影响。采用FB可将现场的所以智能设备，不仅减少了控制电缆的数量，还能减少因长线传输导致的信号不良和信号差异等问题。使用FB后，整个系统结构实现有有机的系统分散管理和运行，加强现场设备智能化运行，对发电控制设备的运行和维护都起到了积极作用。
2.2过程控制仪表
随着DCS的推广应用，常规过程控制仪表的应用范围日益缩小。今后过程控制仪表的主要发展方向是在FB支持下应用各种智能变送器和智能执行器。随着环境保护要求的不断提高，各种用于分析和监测电厂排放物的分析仪表逐年增加，这些仪表的构造复杂，价格很高，使用和维护亦比较困难。同时，国内介绍这方面仪表的书藉很少。这些因素造成了分析仪表不能发挥应有的作用。这不但造成大量投资浪费，而且对我国的自然环境造成了威胁。相反，国外电厂非常重视这些仪表的使用、运行和维护，它们已经成为整个发电机组中一个不可缺少的重要的组成部分。
2.3运行支援系统
由于单元机组的容量越来越大，需要监视和操作的项目越来越多，因此给运行人员造成很大压力。为了解决这些问题，出现了各种各样的控制系统。例如SCS、汽机自启停控制系统ATC等。这些系统一方面缓解了运行人员手动进行大量复杂操作的压力，另一方面由于这些系统大量采用了计算机和数字化的自动装置，因此，判断这些装置是否正确工作成为运行人员的重要工作。同时机组本身的安全也非常重要，早期发现和判断被控对象本身的故障是使机组安全经济运行的重要措施。
2.4人工智能和人工神经网络
在未来的自动控制系统中，将逐渐采用人工智能的研究成果。模式控制系统正在走向实用阶段。在传统的温度、压力控制系统中，是以某点的温度或压力作为测量控制的依据。但在实际的生产过程中，常常并不是只需单纯控制某一点的温度和压力，而是要控制某一温度场中的温度分布或某一压力容器内的压力分布，其控制量也是分布在某一空间上的模式控制。因为技术上的原因，这种控制方案在以前很难实现。现在随着人工神经网络技术的飞速发展，模式识别及模式控制问题可以通过人工神经网络得到较完满的解决。
三、电力行业热工自动化的发展前景
我国电力行业对于热工自动化系统的研发还在不断的深入，对于系统性能和整体管理水平的提升进行不断研发和改造。热工自动化系统的核心在于DCS系统，目前单元机械变组控制水平正在不断加强，厂房设备机组之间的协作处理方式采用DCS统一编程，两台机组之间使用一台公共的数据分析机进行监测，DCS对于数据进行交换处理，，操作平台上通过建设DCS安全基站对于网络接收到的传感数据临界值进行分析和监控，一旦出现机械故障，DCS系统能够直接启动相应的应急措施，如：手动安全停机，跳闸，中断燃料补给等，另外，引入DEH系统作为系统故障防护监测程序，对汽轮机的转速以及机械温度进行监控，可以根据机械整体运转情况进行自动调节。另外，对于热工自动化辅助系统的升级也在不断完善，加入数字编程PLC交换机可以满足发电网络对于信息交换和处理效率的需求，对于机械常规运转流程可以做到半自动化控制，在未来的发展中，可以实现无人值班的全电脑监测。
结语
总之，随着社会的发展，人们对电能需求量的不断增大，自动化技术在电厂生产工艺中的应用也会越来越成熟，电厂应用自动化技术后，不但大幅降低了企业生产成本、员工劳动强度，而且在技术上有力的支持的控制方式的发展，促进了企业竞争力的提高，有利于电厂实现可持续发展，热工自动化技术在电厂中值得推广与应用。
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论文作者:邵春旭
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
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