摘要：文章从火力发电厂的热工自动化设计展开讨论，从设备运行和检修，燃烧技术、过程控制和人员培训等多方面给出系统品质优化见解。
关键词：过程控制；热工自动化；品质优化
1 引言
热工自动化系统是火力发电厂除三大主机以外最重要的组成部分，它的优点有：①实现电厂自动控制，提高电厂的自动化程度，实现电厂的安全经济运行；②可以加强生产过程的安全性，提高电厂发电效率，减少能源损耗，实现节能减排；③提高产品质量（即电网频率、电压稳定性），根据负荷变化及时提供所需电量；④减员增效，提高劳动生产力。
目前火力发电机组的仪控系统大多选用DCS系统，DCS系统在火电厂发电机组控制中的应用已有多年的历史了，而且正在越来越多地得到应用。DCS系统是相对于计算机集中控制系统而言的计算机（或微机）控制系统，它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的，是过程控制专家们借用计算机局域网研究成果，把局域网变成一个实时性，可靠性要求很高的网络型控制系统，运用于过程控制领域。随着计算机技术的日益普及和应用，在DCS中对热工自动控制策略进行修改和完善，完成在常规仪表控制系统中很难实现的复杂控制已不再是件困难的事。
虽然，自动控制系统各项投入率已经纳入各种机组考核指标，可在各种参数的合理设定、系统之间的相互协调、给煤量的精确计量等方面做得还很不够，机组运行效率不高，能源浪费严重，所以有必要优化热工自动化系统的品质。
2 热工自动化系统的优化
2.1 保证设备的安全长期运行
电力生产是一个连续过程，要求生产过程在预期工况下进行，所以安全经济运行所控制的参数都至关重要，如主汽压力、主汽温度、汽机转速、炉膛负压等等，若其偏离正常工况，小到影响经济运行，大到影响安全生产，尤其是随着机组容量增加，运行中须控制、监视的项目大大增加，机组启停、负荷变化和事故处理过程中参数变化十分迅速，仅靠人工操作将难以稳定运行参数在联锁保护范围值以内，容易使联锁保护动作，增加停炉、停机次数，一来减少设备可利用率，二来影响设备寿命。电厂自动控制系统就是使机组运行稳定在设计参数上，保证机组最大效率，同时能够在运行出现异常时。在设备与运行条件允许的情况下及时调整运行参数，避免不必要的联锁保护动作导致停炉、停机在机组连锁保护逻辑设计中，除基本的紧急保护外，还应进一步完善诸如超驰控制、辅机故障自动减负荷（RunBack）、燃烧器管理（BMS）等的逻辑设计，以使机组适应各种可能出现的非常工况，尽量避免或减少故障停机，确保机组长周期运行。例如，在超驰逻辑中设置对闭环回路发散的参数监测，一旦条件因素成立，将能越权处理系统故障，使系统调节品质不再继续变坏；又例如，在BMS逻辑中考虑锅炉低负荷时自动投入等离子点火或微油点火，使锅炉负荷适应变化范围更大。保证热力设备长周期安全运行是节能减排的基本体现。
2.2 优化燃烧技术
燃烧优化技术是在DCS的基础上，作为锅炉运行的监督控制系统，通过采用先进的控制逻辑、控制算法或人工智能技术，实现锅炉的燃烧优化。随着先进控制和人工智能技术的逐步成熟和在工业上成功的应用，这类燃烧优化技术发展迅猛，不需要对锅炉设备进行任何改造，能够充分利用锅炉的运行数据，在DCS控制的基础上。通过先进建模、优化、控制技术的应用，直接提高锅炉运行效率，降低NOx排放，具有投资少、风险小、效果明显的优点，因而成为很多电厂首选的燃烧优化技术。
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2.3 过程控制优化软件的进一步应用
进一步提高模拟量控制系统的调节范围和品质指标，是火电厂热工自动化控制技术研究的一个方向。虽然目前有关自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等技术，在电厂控制系统优化应用的报道有不少，但据笔者了解正运行效果好的不多随着电力行业竞争的加剧，安全、经济效益方面取得明显效果，通用性强，安装调试方便的优化控制专用软件（尤其是燃烧和蒸汽温度优化、性能分析软件）将会在电厂得到亲睐、进一步发展与应用SIS系统将结合生产实际进行二次开发，促进自身应用技术走向成熟，在确保火电厂安全环保高效益及深化信息化技术应用中发挥作用。采用实用且有效的先进算法的控制软件，例如神经网络、遗传算法、模糊算法、非线型协调等，确实能显著改善火电厂热力系统中大量存在的大时延、非线型、多重耦合、多输入多输出等控制回路的调节特性，对常规比例-积分-微分控制器PID控制进行改造能达到提高机组经济运行的目的，其效益是提高了机组效率、降低煤耗、减少污染物的排放。
2.4 改变电厂机组检修运行维护方式
随着电力市场的竞争，发电企业将趋向集约化经营和管理结构扁平化，为提高经济效益，发电企业在多发电，以提高机组利用小时的同时，将会通过减少生产人员的配备，密切与外包检修企业之间的联系，让专业检修队伍取替本厂检修队伍的方式来提高劳动生产率。因此检修维修工作社会化将是一种趋势。
2.5 重视数据的的可靠性和相关人员的培训
数据是工作的基础，数据的准确性和可比对性对于能耗计算很重要。电厂应做好机炉效率计算、节能指标计算用热控主要参数的校验、维护工作，保证机组负荷率、主汽压力、主汽温度、各汽水流量、真空、氧量、排烟温度等能耗计算用主要参数的测量准确，为节能减排分析提供可靠数据。
热工自动化改造不是靠少数人到国外学习几个月就能完成的，应重视热工分场全员素质的培训，不但维护人员要培训，安装和调试人员也应培训，这是用好和维护好DCS的关键。许多电厂在这方面有着深刻的体会和经验。
2.6 强化设备状态监测和故障诊断
在厂级监控信息系统SIS中配置设备状态监测和故障诊断功能模块，并且在机组投入生产时要求配合投用，发挥效能。在设计阶段就应配合增设必要的监测点，例如补列一些辅机轴承振动监测等，以不牺牲设备安全、经济运行为原则，在保证安全基础上延长机组检修间隔，改变固有的计划检修模式。同样以600MW机组为例，如果把机组每年一次的小修延长至一年半至两年，就可以有效地降低检修费用1/3-1/2从而降低营运成本按600MW机组计算年节省费用可达300-500万元。
协调控制系统的主要任务是既能使机组适应负荷变动要求，又能维持机组汽压稳定，它在锅炉和汽机控制系统之上，能够协调锅炉和汽机控制系统的动作，以适应电网调度自动化的要求。如果没有机组的协调控制系统，不但机组运行的安全性和经济性下降，而且电网也很难保持安全稳定。因此，为建设现代化电网，实现电网调度自动化，应尽快设计并投运协调控制系统，还应把协调控制系统的投运作为机组的考核指标。
3 结束语
总之，提高热工自动化水平，可保护主设备的安全，减少设备跳闸和降负荷次数，提高电厂设备等效可用系数；参数在设计值附近优质运行，可提高热效率，减少厂用电。总体来说，目前热工自动化水平品质不高，因此努力提高电厂的热工自动化水平对提高电厂的经济效益具有很大的现实意义。
参考文献：
[1]司铁明 热工自动控制系统在火电机组节能降耗中的应用.黑龙江电力
[2]张影 火电厂热工自动化与节能增效.能源技术
论文作者:路旭峰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：机组论文; 电厂论文; 控制系统论文; 热工论文; 锅炉论文; 火电厂论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第20期论文;