| 摘要：随着经济发展及人们生活的 需要，发电厂中设备应用种类及 数量在不断增加。电力运营企业 为提高发电厂的输电量，并减少 投入成本，在发电厂中应用越来 越多的智能化技术及设备，其中 以自动化控制技术为代表。本文 就火力发电厂中自动化的应用情 况加以介绍，并对当前自动化控 制技术的不成熟方面加以分析， 从而合理性给出相应的改进建议， 以提高发电厂的运行效率。 【关键词】火力发电厂 自动化 控制 应用 随着国家工业化进程的加快，电力运营 企业在不断增加，其相互间的竞争也更加激烈。 企业若在竞争中处于优势地位，则需对火力发 电厂的运行模式加以改革，在确保其基础设备 安全、可靠工作的基础上，尽可能地减少成本 的投入，提高企业的生产效益。随着智能自动 化控制技术的发展及应用领域的推广，在发电 厂中应用自动化控制技术可明显改善其发电效 率，并可对资源进行合理利用，因而当前在火 力发电厂中拓宽自动化技术的应用领域是电力 企业关注的焦点之一。 1 当前自动化控制技术的发展现状 1.1 自动化控制技术基本介绍 所谓的自动化控制技术，即是在没有任 何人员的参与下实现对生产或其他工作方式的 干预，使之按预期设定的程序或规律开展进行 的控制技术。自动化控制技术强调“自动化控 制”这一主旨，减少了人为地干预行为，从而 降低对人员的需求及因人为操作失误造成的故 障发生率。 自动化控制技术主要包括有控制器模块、 被控单元，执行机构以及变送器，其中控制器 模块是整个控制系统的核心部分，其通过对被 控对象进行分析从而控制执行单元开展不同的 动作，而变送器则是实现控制器单元与被控对 象正确通信的重要枢纽，其将被控对象的运行 状态转换为控制器可进行识别的信号，控制器 在对信号进行分析后做出正确判断，从而将相 应的控制指令下传给执行机构，如此便形成自 动化控制过程。 1.2 自动化控制技术的应用 因自动化控制技术减轻人们工作的负担， 且自动化控制技术具备开环控制及闭环控制等 可实现不同控制精度的系统，因而其广泛应用 于冶金、机械制造、航空航天等领域中，且取 得不同程度的成就。随着自动化技术的成熟及 其带来的便利，当前工业生产及生活中大量提 高对自动化技术的应用。 2 火力发电厂生产工艺流程及应用自动 化控制的意义 2.1 火电厂发电工艺过程 火力发电厂实现将现存资源如煤、石油等 转换为电力资源，其是当前最为主要的发电形 式。其发电过程可概括为如下：首先是将发电 所需的燃料处理为适合当前锅炉燃烧的形式， 如可将煤块研磨成煤粉等，并在热风的吹力作 用下将其送入值锅炉内进行充分燃烧，从而将 其中存储的化学能以热能的方式释放；其次， 锅炉中的水在将热能吸收后在锅炉内压力值达 到一定程度下，水会以蒸汽形式存在，而随着 蒸汽的流动在过热器中继续吸热后转变为过热 蒸汽，其沿着新汽管道送入至汽轮机中，并对 汽轮机做功，从而为汽轮发电机组转子提供动 力，驱动轮子旋转；转子在旋转过程中，转子 中有励磁激励电流产生的磁场亦随之运动，从 而使得定子线圈的磁通量周期性的发生改变， 从而在定子线圈中产生感应电动势，形成电能； 最后，在通过电网系统将电能输送给负载，如 此便完成整个供电工程。如图1 所示。 2.2 自动化控制的主要优势特点 在火力发电厂进行自动化控制可大力提 高火电厂设备的运行效率，并减少人为的工作 量。随着自动控制技术的成熟及完善，当前发 电厂中自动化控制以多元化形态发展，其主要 特点如下所述： 2.2.1 自动化控制系统的安全性 由于自动化控制技术强调“自动化”， 减少人为地干涉发电厂的运行动作，因而其可 显著降低因人为操作不当造成的故障或其他事 故的发生，使发电厂各设备保持在安全、可靠 的状态工作，提高其供电的稳定性。 2.2.2 自动化控制系统的先进性 因自动化控制技术属于新型科技，处于 当前技术先进性水平，再加上其对控制设备的 性能要求较为严格，进而带动产品的先进性。 技术上的先进性与产品上的先进性使得自动化 控制整个系统处于先进性水平。 2.2.3 自动化控制系统的经济性 火电厂自动化控制技术的应用，可对发电 厂中各设备、各系统的运行进行合理调度及安 排，从而尽可能地提高对投入资源的充分利用， 减少成本投入的同时满足工业生产及日常生活 对用电量的需求，为电力企业增加经济收益。 3 火力发电厂自动化控制技术的主要应用 3.1 自动化控制在火电厂中的功能实现 在火电厂中应用自动化控制技术的核心 功能是能够实现“自动化”，其可通过监控及 检测装置对发电厂中运行的各种设备进行运行 状态的获取，并将其传送到控制系统中进行分 析判断，从而确定设备接下来的操作，同时也 可及时发现设备运行中存在的异常情况，并对 其进行报警处理，降低故障的发生及因故障问 题造成的经济损失等；另外，自动化控制系统 具备信息存储的功能，可将设备的启停频率及 故障情况记录归档，进而可为火电厂提供数据 反馈信息，如以脉冲形式或是测控设备自带的 计量功能对发电量进行统计，从而实现实时在 线对发电厂内的电气设备的管理工作，并可对 系统故障问题进行诊断分析；此外，因自动化 控制的应用，在遇到紧急突发情况时，可自动 切断供电线路或是将设备进行启停，从而确保 现场设备及工作人员的安全。 另外，因自动化控制技术多提供有人机 交互界面，因而可直观地通过显示设备观察发 电厂中设备运行情况及其故障信息，并便于加 强对设备的运维管理工作。 3.2 火电厂常见自动控制系统 火电厂中自动化控制技术主要包括有热 工自动化及电气自动化控制，热工自动化控制 主要涉及到对锅炉中燃料运送量的控制、过热 及再热蒸汽温度控制以及机炉配合等领域，而 电气控制系统则主要面向于发电厂内部使用 的电气设备的控制、保护及分析等功能。在火 电厂热工自动化及电气自动化控制系统中，常 见的控制方式主要有分散控制系统(DCS) 及 PLC 控制系统，以下对这两种系统的应用加 以具体叙述。 3.2.1 DCS 控制系统 DCS 控制系统是当前应用较为广泛的控 制系统，其将现代控制技术、计算机网络技 术、通信技术及安全技术集为一体化，具有较 强的控制性能且运算速度快，系统运行可靠性 高等优点，并以CRT 或是液晶显示设备作为 系统的操作平台，可便于现场工作人员直观观 测设备的运行信息；此外，DCS 系统开发灵 活性较高，自带多种软件功能、可操作性强， 因而可满足多种工作环境的控制需要。图2 为 DCS 系统框架示意图。 火电厂中DCS 控制系统的应用场合较多， 其可实现对控制系统的闭环状态的辨识以及系 统运行状态的实时监控，并通过对发电过程中 的设备运行状态判断其故障问题，及与其他组 件进行通信等功能。在火电厂发电系统的各部 分都配备有DCS 控制系统，并将两台机组间 连接的数据线接入至线路的公共网络系统中， 从而为机组间的信息交互创造条件，确保数据 的正常通信；此外，机组的主要操作台上应安 装可操作DCS 及数字电调的开关按键，从而 方便现场执行人员的工作，同时保障DCS 系 统在电机组运行中突发故障问题时能自行工 作，从而确保发电机组处于安全状态。 3.2.2 PLC 控制系统 与传统的继电器控制系统相比，PLC 控 制系统因其工作可靠性高、抗干扰能力强而广 泛应用于工业控制领域。随着计算机信息网络 技术、信号处理技术的不断发展，PLC 控制系 统不再仅局限于开关量逻辑控制，其在运动控 制、过程控制领域的控制性能也较为显著。 在火电厂系统中，PLC 系统一般多在辅 助性系统场合中加以应用，如排放的废水处理、 燃料送煤量多少的控制等。在这些场合应用时， PLC 是下位机，在RS485 或232 的通信接口 下同上位机如计算机进行通信，从而形成分散 控制系统；此外， PLC 还可通过对 设备中的开关状态 进行开关量输入信 号采集，在模拟量 输入信号下获取工 作仪表的电流信号 等。 3.3 自动控制技术 在火电厂中的应用 举例 3.3.1 DCS 控制系 统 上述中提到 火电厂中DCS 控 制系统可实现数据 采集、设备状态监 控、故障报警等 多种功能， 这里 以DCS 系统的协 调控制系统( 简称 为CCS)。在火电 厂中,DCS 的CCS 系统主要负责对负 荷的控制，在确保 机组能安全运行 的基础上快速响应 调度负荷变化。协 调控制系统主要是 依据锅炉的燃烧利 用率及汽机调门对 机组负荷及主蒸汽 压力值进行调节。 CCS 主要有以汽 机调节主蒸汽压力 值的机跟炉、以锅 炉燃烧情况调节主 汽压力值的炉跟机 以及二者协调作用 的方式。 3.3.2 火电厂中辅 所示。 4 火力发电厂自动化控制技术的改进 4.1 集中配置 对火电厂发电机单元机组采取集中配置 的方式，可有效地加强对机组的运维管理，同 时可将监控系统配置在系统某个单元机组张或 是将两台并用，从而提高控制系统对整个电网 中单元机组的控制性能。随着计算机网络技术 的快速发展，可将总体控制装置集成在统一的 控制室内，从而形成一个规模较大的集中电子 控制室，能够对发电机组进行全面控制，进而 提高对火电厂中设备的安全管理水平。 4.2 科学构建通信网络结构 在火电厂中自动化控制系统的顺利运行 需依赖于信息通信网络的辅助，因而优化系统 的通信网络结构可有效改善控制系统的运行成 效，将自动化控制系统向以控制机及电气元件 为主的系统网络发展，并实现对火力发电厂中 的全面监控，保障设备运行信息的零失误传输， 进而实现控制指令的有效执行。 4.3 提高系统的智能化水平 火电厂中单元机组中应用的DCS 控制系 统应进行适当地优化或升级，以提高其使用性 能及智能化水平。火电厂中DCS 控制系统的 智能化水平越高，则其控制性能就越强，对机 组的监控能力也就越高。 5 结束语 随着城乡居民用电量以及工业生产用电 量的增加，发电厂系统的结构及配置在不断复 杂化，为更好地提高发电厂设备的运行效率， 并减少工作人员的负担，自动化控制技术在火 电厂中广泛应用。虽然目前阶段火电厂中应用 的自动化控制系统仍有许多不足及漏洞，但随 着科技的日新月异的变革，其系统将不断进行 优化及升级，从而实现对发电厂电网控制的全 面管理，在保障基本生产生活用电需求的同时， 也提高电力企业的综合竞争力，使之处于优势 领先地位。 参考文献 [1] 姜宝申. 火力发电厂自动控制系统发展初 探[J]. 科技与企业,2012(16). [2] 赵新宇. 火力发电厂电气自动化技术应用 的探究[J]. 电源技术应用,2013(09). [3] 吕东兴, 赵金强. 热电厂自动化系统 的现状及发展研究[J]. 电站系统工 程,2012(02). [4] 马光华. 火力发电厂PLC 控制系统的可靠 性措施[J]. 云南电力技术,2007(03). [5] 樊巍. 火力发电厂自动化电气监控的探究 [J]. 电源技术应用,2013(04). 作者单位 神华神东热电公司 内蒙古鄂尔多斯市 017209 图1：火力发电机工作流程框图 图2: DCS 系统框架示意图 图3: 火电厂中辅网一体化控制系统框图设计 网一体化控制系统 在火电厂中为更好地对水煤灰进行控制， 多使用DCS 与PLC 一体化I/O 集控组网系统， 其根据现场的作业情况，选定辅助车间的各子 系统水、煤、灰这3 个集中控制部分，并将远 距离的I/O 信号在通信网络连接下输送至区域 集中点DCS 系统，从而实现区域集中化控制， 在公用交换机的作用将集中控制系统中的分散 处理模块(DPU) 总集控室的上位机网络进行 通信，从而实现区域分散控制与总集控室配合 使用，实现对水、煤、灰的有效调节。 |
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