火电厂自动化发展探讨

郭 凡

（内蒙古国电能源投资有限公司锡林热电厂，内蒙古 锡林浩特 026000）

0 引言

近十几年来，随着经济的快速发展，我国火电厂自动化技术的发展脚步不断加快。火电厂自动化是指在热力生产和发电过程中采用自动检测和控制系统对整个生产过程进行检测和控制。

1 火电厂自动化的发展阶段

火电厂自动化的发展离不开技术的进步和政策的支持，其主要经历了以下3个阶段：

第一阶段是在20世纪90年代初期，火电厂自动化控制受到重视，从而开始了火电厂自动化发展的崭新历程。分散控制系统（DCS）被广泛应用到火电厂自动化控制中。在80年代末，DCS已经在国际上被广泛应用，然而在国内只有少数地方被设为试点区。DCS是一项新兴且成熟的技术，它代替了传统控制系统被应用在火电厂生产过程中。在当时，以陆延昌总工程师为首的能源部热工自动化领导小组经过分析和探讨，得出DCS是一项成熟的技术，应广泛应用到火电厂的结论。随着我国科技的不断创新发展，DCS的应用使我国电厂的发展迈进了一大步。

第二阶段是90年代中期，火电厂自动化技术不断完善并且逐步成熟，火电厂自动化水平不断提高，这意味着我国火电厂实现自动控制化的程度越来越高，主要体现在以下几个方面：（1）火电厂自动化体现在数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）和炉膛安全监控系统（FSSS）。随着我国科技水平的提高，这些系统的功能使用率达到高质量、高水平，单元机组监控实现了以DCS的人—机界面为中心，传统的后备监控已基本取消。（2）火电厂自动化中的控制系统（DEH）采用DCS设备，实现了一体化。（3）打破了传统火电厂控制不协调的局面。创造了新的单元机组中机炉电控制设计的协调发展，并且把发变组和厂用电控制（SCSG/A）纳入单元机组DCS。（4）把火电厂中落后的自动化技术进行改造和创新，在火电厂的自动化控制中全面应用DCS。此阶段标志着我国火电厂热工自动化的设备水平已经达到国际先进水平，总体应用水平也正在逐步接近国际先进水平。

第三阶段是在90年代后期，对火电厂自动化设计提出新思路。我国火电厂自动化技术经历了初级阶段的发展、巩固，并在不断努力中取得了一些成绩，但仍存在一些问题。在2000年，对火电厂的规划提出了电厂仪表和控制（I&C）系统设计原则，主要体现在以下4个方面：（1）单元机组控制进一步智能化、自动化、控制中心小型化。（2）监控系统物理分段设计原则在火电厂自动化中的应用。（3）加强全厂辅助系统（车间）的集中监控。（4）发展厂级监控信息系统（SIS）和管理信息系统（MIS），形成全厂计算机监控和信息网络。这些设计思路将我国的火电厂控制推向更高的台阶，并走向国际化水平。

2 火电厂热工自动化的内容

火电厂热工自动化是指在热力生产和发电的过程中，在无人参与的情况下，采用自动化仪表和自动化控制装置进行检测和控制，通过自动检测、自动调节、自动报警、自动保护等方式，获取火电厂热力过程的参数测量与协调控制。

火电厂热工自动化包括自动检测、自动控制、自动报警、自动保护4个方面：（1）自动检测是指在最少人工参与的情况下，火电厂热力生产和发电过程中，对温度、料位、压力、转速、振动、流量等参数进行自动测量，反映生产过程中运行状态的物理量、化学量和设备工作的参数。自动检测的参数是火电机组能否正常运行的一个依据，通过自动检测的参数可以分析核算机组的工作速度，同时也是事故分析的重要判断依据。（2）自动控制是指为了确保设备的安全性和经济性，热力生产和发电过程按照预定规律和预定数值自行调节和运行，保证生产过程的稳定。自动控制可分为自动调节、顺序控制和远方控制3个方面。（3）自动报警是指火电厂热力生产和发电过程中检测的参数与设定参数偏离时，会通过声音、灯光提醒工作人员注意，以便及时发现故障并处理。（4）自动保护是指火电厂热力生产和发电过程中，设备发生异常，检测的参数与设定参数范围不符以及相关设备运行条件不满足要求时，相关设备会停止运行，以免造成严重故障。

3 火电厂热工自动化的意义

（1）火电厂热力生产和发电过程中，自动化系统越完善，检测的数据参数就越接近合理参数范围，从而产生高的热效率和降低煤耗。（2）火电厂热工自动化系统的自动化程度越高，越能保证机组设备的安全运行，避免产生不必要的耗损，从而使得机器设备的寿命延长，实现生产过程的经济性和安全性。（3）火电厂热力生产和发电过程中，如果遇到设备发生异常，自动化设备能及时进行处理，保证设备及人身的安全。总之，火电厂的自动化系统技术为提高机组的安全经济运行提供了保障，火电厂机组一旦离开自动化，就不可能实现最好的安全性和经济性。

4 火电厂热工自动化的发展

4.1 火电厂热工自动化设备的发展

火电厂热工自动化设备主要包括自动检测仪表、自动控制仪表。

自动检测仪表也被称为热工仪表。随着计算机技术、通讯技术、信息管理技术的发展，电子技术越来越成熟，不断呈现出集成化、智能化及微小化等特点。在1990年，热工仪表和计算机网络的参数检测系统已被火电厂运用。通过参数的采集与检测，数据的保存和分析，数据共享，火电厂的工作人员可以根据这些数据了解设备的运行情况，并作出合理的安排。现代火电厂的计算机信息管理系统已经越来越完善，其自动化程度也越来越高。火电厂的自动化装置经历了机械式、电子管式、晶体管式、集成电路式以及微机型等几个阶段。

自动控制仪表也被称作热工自动调节装置。其经历了5个阶段：电子管式阶段、晶体管式阶段、集成电路组装式阶段、微机型式阶段和网络式阶段。电子管式的典型代表是BTH型电子控制仪表和DDZ-Ⅰ型电动单元组合仪表；晶体管式的典型代表是DDZ-Ⅱ型电动单元组合仪表；集成电路组装的典型代表是MZ-Ⅲ型、TF-900型组装式控制仪表等；微机型式的典型代表是可编程控制器PLC。

4.2 火电厂热工自动化控制系统的发展

火电厂热工自动化控制经历了单元机组监控智能化、过程控制优化以及现场和辅助车间系统的集控。随着我国科学技术的进步，单元机组监控智能化被广泛运用到火电厂热工自动化控制中，这标志着我国火电厂的热工自动化发生了质的飞跃。仪表中的智能管理软件在火电厂中运用，通过智能传感器获得参数设置，通过计算各类误差，自动反映仪表的运行状况变化，并生成报告。例如：阀门智能管理软件是判断阀门是否正常的依据，是对阀门运行调试、自动标定和开度的检测，对阀门性能进行评估。智能化的系统软件为火电厂热工技术中存在的隐患检测提供基础，在设备还未发生严重故障时发出报警，提示运行、检修人员修理。智能化的系统软件提高了火电厂热工机组运行的安全性，为分析、预测机器性能发挥了作用。单元机组监控智能化将使机组检修人员对机器的检测由定期检测、被动式维护转向主动式、预测式的维护方式。

火电厂热工自动化控制技术中，调节控制系统范围和产品质量的指标是当前优化控制过程的任务。随着电力发展的进步，安全化、经济化已经取得了明显的成效，火电厂中的安装调试软件将会得到广泛应用，在热工过程进行控制优化。在确保环保和经济的条件下，合理安排机组的负荷任务，使得单机AGC方式转变为全厂负荷分配方式。

经济在发展，火电厂运行人员的素质也在提高，因此辅助车间系统的集控也将被广泛应用。由于辅助车间的位置分散，信号差，网络受到干扰，因此监控系统主干通信可以采用多模光缆来保证信号。各个辅助车间选用不同的设备，控制系统的通讯协议也不同，因此，事先规划好网络通信转化问题很有必要。

5 结语

总之，为保证火电厂的安全、环保和高效率，必须加强信息化技术的应用。火电厂热工自动化系统必将向着智能化、一体化方向发展。

［1］李阳春，夏静波.火电厂热工自动化的发展和展望［J］.电站系统工程，2003，19（6）：55～56

［2］张东实，李亮.火电厂输煤自动化的发展与探讨［J］.电气传动自动化，2009，31（6）：52～54