摘要：随着国家对电力事业的不断支持，电力事业得到了巨大的进步和发展，电厂机组也不断扩大装机容量，火电厂热工自动化也改变了原有的程度，得到了不断的提高，热工监控范围也比以前扩大了，保证了火电机组安全、经济运行。本文介绍了电厂热工自动化的基本内容，探讨了电厂热工自动化的现状，分析了电厂热工自动化的发展趋势。
关键词：电厂热工；自动化；DCS；进展；研究
一、关于火力发电厂的热工自动化技术
第一，自动检测，通过自动化仪表实现热力过程针对热力过程中的各种参数来进行测量，其中包括着温度、压力、流量以及液位和成分等。通过自动监测而生成的热工参数往往成为火力发电厂判断运行状况的依据，根据这些数据来进行调整和控制，来进行经济核算，并且在发生事故后，设备会根据这些参数来自动报警和分析数据。
第二，自动控制，热工自动化中有自动控制装置，应用这种装置来在生产过程中进行自动运行和自动调节，这样机组运行就能够在经济型和安全性上得到更好的保证。具体说来自动控制装置功能分为自动调节、远方控制以及顺序控制这3个环节。
第三，自动报警，一旦自动检测装置发现系统参数发生异常，就会自动开始报警，通过自动报警的方式让工作人员发现异常，以便能够尽快进行处理故障排除。
第四，自动保护，自动检测系统发现参数到达一定阈值，就会关停设备以免给设备造成更大的影响，造成更大的损失。
二、电厂热工自动化的现状
2.1我国电厂热工自动化发展历程
从1950年开始，我国实行自主发展和创新，由于技术落后等原因，开发和使用的火电单机容量比较小，发电机组由人工进行操作，生产控制过程辅有一些简单的仪表来完成，整个过程自动化程度很低。到20世纪70年代初，虽然自动化水平仍很低，但我们自己生产的仪表被广泛用于不同容量的国产机组上，操作人员可以利用按钮和仪表对整个机组进行监视、控制。
2.2分散控制系统（DCS）的成就与现状
1970年左右，国外率先研制和使用了DCS系统，中国在80年代开始引进这套系统并开始运用到火电厂。DCS的广泛应用在很多方面提高了火电厂自动化水平。首先，电厂采用DCS对机组进行有效的监视和控制。在机组分部试运行过程中，DCS使得发电机组的安装调试时间得到极大的缩短，在整机启动调试时，也发挥了重要作用，为确保机发电组的安全、稳定、经济运行打下了坚实的基础。其次，运行和操作人员已经熟悉了DCS系统独特的CRT/键盘操作方式，并慢慢不再依赖常规仪表和控制设备。再次，电厂输煤、除灰等辅助生产系统可以使用微机型的可编程控制器，实现顺序控制。最后，国内的很多研究机构和开发企业正在努力攻关和研发，不过产学研合作等多种形式，不断积累工程和设计经验，逐步摆脱从国外进口DCS的局面，为降低DCS的造价作出了贡献。
现阶段，在全国范围内发电机组的改造过程中，DCS控制系统技术得到了进一步的推广和应用。国外DCS控制系统相比较于我国DCS系统来讲有着较大的优越性，特别是在系统运行的可靠性，维护工作量的需求等方面优势特别明显，但同样，成本造价也较高。国内DCS系统虽然相比较于国外的来讲在成本造价上面优势较大，但自动化水平较低，机组运行需要的维护人员较多，且工作量一般较大。根据我国机组的现实情况，以自动调节系统为例，我国机组的状况可以大致归纳为以下两点：一是机组、配套仪表设备、DCS系统、编制软件都采用进口设备厂商提供的知名设备。国外DCS系统因技术水平较高、发展时间较长，系统一般较为完善，各种检查和控制仪表的运行较为可靠，且各种参数的设置都十分合理。二是国产机组、进口仪表及设备、进口DCS系统，国内编制DCS程序。技术的引进和转移是这类企业十分重视的内容，主要考虑到编程人员的经验和参数整定经验，选择专业资质较高的国内人员进行编写。但是在DCS系统编写的过程中，也会相对的出现粗糙的地方。在以后的调试和运行过程中，可能存在一些不可预见的问题。
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三、火电厂热工自动化新进展
3.1电气控制正纳入DCS
自从火电厂采用分散控制系统DCS后，汽轮机和锅炉的控制水平有明显的提高，但作为单元机组中的重要一个环节，即发电机变压器组和厂用电系统的控制，大多数仍保留了传统的控制方式，控制盘台上装设很多模拟仪表光字牌和开关按钮，在一个控制室内与汽轮机和锅炉的DCS控制很不协调，严重影响了火电厂自动化水平。电器控制纳入DCS范围主要为发电机系统和主厂房内的厂用电系统，主要包括发电机变压器线路组、高压启动/备用变压器、高压厂用工作变压器、低压厂用工作变压器、低压厂用备用变压器及低压厂用工用变压器等的控制和信号测量。保安电源系统、支流系统和不停电电源系统也要纳入DCS进行监视。此外，发电机励磁系统、自动准同期和厂用电快速切换更要优先考虑纳入DCS。电气控制纳入DCS，国际上已开始广泛采用，许多大的DCS公司都有这方面的应用业绩。将部分电器控制纳入DCS，国内已有成功的经验。
3.2EIC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。
3.3FCS（现场总线控制系统）正取代DCS
DCS使得某个局部的故障对整个系统的影响较小，加之各种软硬件技术不断走向成熟，整个系统的可靠性得以大大提高，因而迅速成为自动控制系统的主流，然而DCS有明显的不足。DCS无法满足上位机系统对现场仪表的信息要求，限制了控制过程视野，阻碍了上位机系统功能的发挥，因此产生了上位机与现场仪表进行数字通信的要求。即需要建立一个标准的现场仪表与上位机系统的数字通信线路，这条通信线路就是现场总线，FCS也就随之产生了。
3.4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和人工神经网络的研究成果。
1）模糊控制。模糊控制应用语言变量，把人们的操作经验总结为若干条件语句，建立模糊关系，进行模糊逻辑推理，从而实现对复杂对象的控制。
2）神经网络控制。神经网络具有很强的非线性函数逼近和非线性映射能力，以及对信息处理具有自组织、自学习等特点。所以它为处理锅炉控制中的非线性建模和非线性控制提供了强有力的工具。
3）预测控制。热工过程往往具有较大的惯性、滞后以及非线性和时变性，难以建立精确的数学模型。而预测控制对模型精度要求较低，鲁棒性较好。因此，预测控制在热工控制中有广阔的应用前景。
4）专家控制。专家控制系统是应用专家系统的概念和技术，模拟人类控制专家的知识与经验而建造的控制系统，其实质就是基于被控对象和控制规律的各种知识，以智能的方式来设计控制规则。
5）分级递阶智能控制。它模拟人脑的分层结构，由执行级、协调级和组织级构成。在它的三层结构中，也常常采用模糊控制、神经网络控制、专家控制等多种智能控制。
结语
当前，计算机技术和网络技术都仍然在不断成熟，这些都在促使着热工系统继续发展，所以以后热工系统必然向着节能减排、环保以及自动化等方面进行发展，随着发展终将带来创造性的突破。随着新颖的测量技术的推广，整个机组在运行操作上会变得更为稳定，故障排除方面也会简单方便。所以火力发电厂的热工自动化这门新科技也会获得更好的发展，最终实现火力发电厂在经济社会效益以及生态效益上的共同发展。
参考文献：
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[2]刘志强，郭丽红.关于电厂热工自动化系统的探讨[J].科技创新与应用，2014（33）：99-99.
[3]高东峰.电厂热工自动化的现状与发展趋势分析[J].中国高新技术企业，2015（3）：126-127.
作者简介：
刘伟，男，汉，出生年月，1988年4月，辽宁省灯塔市，学历，大学本科，毕业院校，沈阳工程学院，职称，助理工程师，研究方向 热工自动控制.
宋继光，男，汉，1986.09.18，辽宁省阜新市，本科，东北电力大学，助理工程师，研究方向，热工生产现场自动化。
论文作者:刘伟,宋继光
论文发表刊物:《河南电力》2018年13期
论文发表时间:2018/12/25
标签：系统论文; 热工论文; 机组论文; 电厂论文; 仪表论文; 火电厂论文; 控制系统论文; 《河南电力》2018年13期论文;