常见电厂热工自动控制技术研究

摘要：随着社会经济的发展，人们对电能的需求量越来越大，给电厂的产能提出了更高要求，但就目前的电厂热工控制现状而言，其控制模式已经很难适应电力工业控制单元机组的客观发展需求。文章概述了电厂热工自动化控制技术，分析了电厂热工自动控制技术中存在的问题，并结合多年实际工作经验提出了确保电厂热工自动控制技术可靠应用的策略。

关键词：电厂；热工自动化；控制技术；电力工业；电能需求 文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2016）09-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.071

就电厂的热工自动化控制技术而言，它主要是利用自动化系统与技术来测量电厂各种数据，自动控制各种设备，处理电厂的各种信息数据，最终实现发电设备的安全可靠运行，使其产出更多电能。对于整个电厂而言，研究其热工自动化控制技术，一方面可以提高其产能；另一方面能降低电厂的生产成本，有助于整个电厂实现最终的可持续发展，所以我们必须重视电厂热工自动控制技术的研究。

1 电厂热工自动化控制技术概述

1.1 热工测量技术

1.1.1 温度测量。热电偶热电阻是电厂热工测量时温度测量传感器主要采用的元件，有些电厂也在使用金属膜水银温包等热敏元件，这些元件都属于温度测量的一次元件。

1.1.2 压力测量。应变原理膜片为主要的压力传感器元件，弹簧管、数显形式的二次仪表是其主要用到的构件。

1.1.3 流量测量。大多数电厂使用的标准节流件，采用的都是差压测量原理。齿轮、涡轮等传统的流量计只有个别电厂仍在使用。

1.1.4 液位测量。在测量液位时，大多数电厂采用的都是差压原理经压力补偿测量法，共同使用电接点与工业电视。

1.2 DCS系统

就目前的电厂大机组仪控系统的使用状况而言，DCS系统为大多数电厂主要使用的是电厂大机组仪控系统。在电厂发电机组控制系统中该系统技术的作用优势也越来越明显。如图1所示，该图为一汽包水位控制图，图中的两个给水调节阀是主要的锅炉给水系统构件，主调节阀为DN150调节阀，其主要使用在正常负荷与高负荷的情况下，在低负荷情况下主要使用的是旁通管调节阀，同时也作为备用阀使用。自动给水情况下，自动调节给水的阀门只允许有一个，要把另一调节阀设置为手动给水，在打算投入程序前，应把一个调节阀由操作人员预先设定为自动投入模式。

图1 汽包水位控制图

就DCS系统来说，其建立要以计算机局域网技术为基础。DCS系统要求建立的网络型控制系统要更安全、更可靠、更实时，DCS系统在目前电厂热工控制系统中的应用也必将越来越广泛。

2 电厂热工自动化控制技术应用中存在的问题

随着科技的进步，电厂热工自动化水平也越来越高，热工自动控制技术的优势在实际应用中越来越明显，但在实际的生产实践中仍然还有很多问题亟待解决，其主要体现在下列两个方面：

2.1 电厂设备自动化水平不高

就电厂热工控制系统自动化程度来说，其主要由以下方面来决定：整个电厂设备中发电机组地位的高低，电网要求发电机组所能达到的水平，发电机组可控水平的高低以及能承受的最大负荷量，控制设备、测量仪表的类型情况以及质量的好坏，设计时给电厂设备自动化程度水平的定位，后期的安装质量的好坏等，最终电厂设备自动化控制的效果如何，在很大程度上还受到电厂自身运维管理水平的影响。

2.2 单元机组控制、DCS一体化水平不高

由大量的电厂机组运行情况我们可以发现，目前电厂单元机组的主要技术指标就是炉机电融一体化水平，现代电厂应用DCS技术之后，由于DCS技术的安全可靠性本身就比较高，因此DCS技术可以大大提高电厂热工自动化控制系统的控制水平，使电厂的单元机组格局更

完美。

2.2.1 炉机电控制。过去在建设电站时，人们通常都是单独建设变压器机组、生产电能的设备、监控电厂用电的系统等，然而自电厂采用了自动化控制技术后，集中控制模式成为了主要的建设方向。此外，由于炉机电分管制是当前电厂主要采用的发电站运行操作管理模式，所以电厂的炉机设备必须与电厂的其他系统设备分离开来。

2.2.2 DCS一体化功能覆盖。DCS功能一体化的实现，要以现代化的网络通信技术为前提，把DCS作为系统的主体，最终使数据的传输与共享更加便捷、更高效，简化整个系统，通过大大降低电厂工人操作电厂设备的次数，使值班人员的工作强度得到降低，进而实现电厂的安全、高效生产。

3 确保电厂热工自动控制技术可靠应用的策略

通过上述分析电厂热工控制技术的组成以及当前存在的主要问题，本人认为电厂在应用热工控制技术时，要想更可靠、更安全地在电厂中应用热工控制技术，还应加强电厂下列三个方面的建设：

3.1 加强电厂发电机组的运行监控

在建设电厂热工自动化控制系统时，首先应该使电厂单元机组设备的正常运行得到保障，就电厂的自动控制系统来说，发电机组是其主要的设备。随着电厂发电机组的发展，其容量也越来越大，发电能力也在不断提高，其系统结构逐步走向复杂化，因此应加强电厂发电机组的运行监控力度，把各项操作指令进行严格细化。例如，发电机组容量在400～700MW之间的，这样的机组总信息量都在6000点左右，这样的机组在时间运行过程中光操作指令就在1300个以上，电厂面对这样容量的机组，如果只仅仅依赖过去的人工操作来运作，必然很难保障其安全可靠运行，因此在建设电厂热工自动化控制系统时，应注重加强电厂发电机组的运行监控。

3.2 优化与完善过程控制专用软硬件

分散控制系统在电厂热工控制系统中应用后，虽然大大提升了锅炉以及汽轮机的运行控制水平，但就目前电厂机组的控制模式而言，很多电厂还采用过去传统的控制方法，例如，把模拟仪表光字碑以及各种开关按钮安装于控制盘台的现象，这种做法很容易影响到电厂锅炉、控制室、汽轮机等设备与DCS系统的协调情况，以致对电厂的热工自动化控制水平造成了严重影响。电厂发电机系统、给主厂房提供电源的系统、直流系统、安保电源系统等是DCS系统应用于电厂电气控制系统后主要作用的部位。就发电机励磁系统来说，应重点研究如何将DCS系统融入到快速切换厂用电系统中来。这几年，在电厂热工自动化建设技术如火如荼的发展状态下，DCS方向也已经成为整个热工自动化控制系统的主要发展方向，其实DCS系统自身的缺陷与不足也有很多，如其智能化水平还不是很高、不能满足现场仪表的信息情况上位机系统的要求，所以要想使电厂热工自动化控制技术得到更好的应用，还需对过程控制专用软硬件不断进行优化与完善。

3.3 集中配置单元机组

在电厂热工自动控制过程中，实现各种参数的测量、处理各种信息数据还有控制与报警等，都主要靠的是自动化仪表以及自动控制设备来完成的。从某种程度上说，电厂热工自动化控制技术有助于电厂热工装置安全可靠性的确保，对电厂工人的劳动强度可以不断进行改善，有利于整个电厂机组的经济运行。就电厂热工自动化控制系统来说，其构成主要是由一台或两台单元机组，一些小型电子设备构成了电厂热工自动控制系统的电子室。近年来，在我国社会经济飞速发展的带动以及科技水平不断提高的促进下，建设的电厂热工集控室的规模也越来越大，一些可以集合全电厂机组的超大型控制室也开始陆续出现，这样非常有利于电厂单元机组电子设备的集中配置，同时也保证与优化了电厂热工自动化控制技术的应用。

4 结语

总之，电厂热工自动控制技术的应用与控制都比较复杂，各工作环节之间存在着非常紧密的联系，无论哪个环节发生故障，都会影响到整个电厂热工控制系统的安全可靠运行，甚至引发电厂各类运行事故的发生，所以在思想上必须高度重视，要不断创新控制机制与控制技术，只有这样才能确保电厂热工控制系统安全、可靠的运行，才能为社会产出更多电能。

参考文献

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[2] 魏斌，王秋月.自动控制技术在电厂供热改造中的应用[J].山东工业技术，2015，（21）.

[3] 白爱平.基于现场总线技术的火力电厂综合自动控制系统研究[J].机械管理开发，2010，（5）.

作者简介：冯子华（1980-），男，江苏金湖人，供职于大唐国际陡河发电厂，研究方向：热工自动控制技术。

（责任编辑：秦逊玉）