煤矸石发电厂热工自动化控制设计探讨

摘要：现阶段，随着社会工业生产对电力能源的需求逐步攀升，我国发电厂建设取得了较为显著的进展，煤矸石发电厂在数量及规模上都有所扩展。在电力生产技术及自动化控制技术趋于成熟的时代背景下，煤矸石发电厂自动化控制已经向着智能化、一体化的方向发展。文章对煤矸石发电厂热工自动化控制设计进行了探讨。

关键词：煤矸石；发电厂；热工自动化控制；设计要点；工业生产；电力能源 文献标识码：A

中图分类号：TK323 文章编号：1009-2374（2016）25-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.011

煤矸石发电厂是综合利用煤炭资源的电力生产设施，我国从20世纪90年代中后期就注重挖掘及利用煤矸石作为电能生产原料，从而使电力能源生产达到了生产能源高效循环利用的效果。随着电力需求的加大，在煤矸石发电厂中，大容量及高参数的发电机组逐渐增大，这就给煤矸石发电厂热工自动化控制提出了更高要求。如何有效设计煤矸石发电厂热工自动化控制系统，值得深入探究。

1 发电厂热工自动化基本概述

发电厂热工自动化伴随自动化控制技术发展而发展，主要是指发电厂在进行电力生产时，在电力设备的控制方式、设计方式及相应的仪表设备安装控制上所采取的一种基于信息处理的自动控制模式。从中可见，发电厂热工自动化的发展进步有赖于信息技术、自动控制技术、芯片技术及通信技术等方面的成熟，而从现阶段我国各大发电厂的热工自动化设计及控制实践中看，其主要依托于计算机技术、控制技术、通信技术等。在社会各行业对电力能源形成更高需求的背景下，电力工业对自动化水平提出了更高要求，电力行业也逐步向着高参数、大容量、多机组、大电网的方向发展。这就迫切需要煤矸石发电厂要注重在热工自动化控制系统、发电厂综合控制方式、发电厂运行组织、发电厂电力设备的可控性程度及发电厂电力主设备及附属设备的布置等诸多环节都要提高热工自动化控制的效率。

2 煤矸石发电厂热工自动化控制设计及应用的重要性

从煤矸石发电厂的设备运转情况来看，其集中产生经济效益及社会效益的主设备是汽轮发电机组及循环流化床锅炉，在这两个主要设备中采用热工自动化控制设计，能够起到改进煤矸石发电厂设备运行效率、增强发电厂电能产出水平的作用。

首先，煤矸石发电厂热工自动化控制设计可以使发电机组在运行上更加精准，稳定煤矸石发电厂额定参数。借助于热工自动化控制，煤矸石发电厂的发电机组能够在自动化控制系统的辅助下，对发电机组的额定参数进行精准控制，使其始终保持在正常参数范围内，相比于以往的采用人工方式对机组的模拟仪表等设备进行参数调整，热工自动化控制可以提高调整的精准度，用最小的能耗换取最大的发电机组运行效益。

其次，煤矸石发电厂热工自动化控制设计能够助推发电厂生产过程的信息化控制水平，保障发电厂的安全稳定生产。从现阶段的自动化控制技术发展来看，数据挖掘处理技术、数据存储及融合技术、数据传输技术等都有了较大程度的发展。再加上计算机技术的逐步成熟，在煤矸石发电厂中采取热工自动化控制设计，可以使发电厂生产控制及日常管理信息化控制水平得到极大提升。而在煤矸石发电厂的安全稳定生产环节，主要是通过热工自动化控制技术，提高发电厂机组运行的稳定性和安全性，将发电机组误操作的几率降低，并凭借职能模糊控制系统及网络，对设备故障进行准确定位，将故障排查时间降至最低。以煤矸石发电厂汽轮机运行状况监督及检查为例，通过采用轮机数字电液控制系统，能够有效减少汽轮机停机时间，避免因为汽轮机停机时间过长而导致煤矸石发电厂出现较大的经济损失。

最后，煤矸石发电厂热工自动化控制设计可以极大地节约劳动力，提高发电厂工作效率。煤矸石发电厂采用热工自动化控制中的相关技术，如数字电液控制技术及分布式控制技术，可以使发电厂实现设备、机电、锅炉等主要生产设备的一体化及智能化控制，从而有效地节省各部位机组值班人员的数量，为煤矸石发电厂值班人员资源的有效利用创造条件。通过对煤矸石发电厂热工自动化控制系统的应用实践情况看，在一些高容量、大机组的发电厂中，借助热工自动化控制系统及技术，一方面使人工操控机电设备及由此引发的操作失误几率大为减少；另一方面发电厂机组运行的稳定性得到了增强，相应的机组检修及机组监管人员在工作强度及人员配备数量上可以大幅降低。

3 煤矸石发电厂中热工自动化控制设计要点探究

煤矸石发电厂热工自动化控制设计主要应用于自动检测、自动控制、自动报警及自动保护等多个方面。下面结合某煤矸石发电厂热工自动化控制设计实践，对热工自动化控制设计的相关要点加以分析：

3.1 煤矸石发电厂热工自动化控制设计案例概况

以某煤矸石发电厂热工自动化控制设计为例，该发电厂拟设计规模大小为3×75t/h的中温中压燃气炉，并搭配打孔抽汽式汽机及中温中压空冷设备，后者的规格大小为2×25MW。具体到本煤矸石发电厂工程的设计环节，涵盖了发电厂空冷系统、发电厂锅炉设备、发电厂除氧给水施工及发电厂汽机设计等。该工程发电机组具备了变负荷调峰功能，在主给水系统、热力系统及主蒸汽系统的设计中采用母管制，为确保发电机组的正常稳定运行，发电厂又配置了型号为B-MCR的5台给水泵。高压加热器（2台）、低压加热器（1台）、除氧器（1台）构成了发电厂汽机的回热系统。在汽机排气时主要采用空冷系统。

3.2 煤矸石发电厂热工自动化控制的方式

在某煤矸石发电厂热工自动化控制设计中，在对本工程规模需求加以分析后，设计人员设置了集中控制室及电子设备间各两个，其中，在发电厂主厂房内3#-4#柱间布置1号集中控制室，在发电厂主厂房7#-8#柱间布置2号集中控制室，在控制室的标高设计上，将其与发电厂汽机运转层高度持平。在电子设备间内放置DCS控制柜，在发电厂主厂房的2#-5#柱间布置1号电子设备间，在6#-9#柱间布置2号电子设备间，并在其旁设置热工检修间。在控制室外设置锅炉热力配电盘，并借助工业电视对锅炉的运转情况及其汽包水位进行可视化监控及切换。

3.3 煤矸石发电厂热工自动化控制设计

在煤矸石发电厂的热工自动化控制设计中，针对机组运转的监控，主要借助DCS，即分散控制系统，该系统具备辅机顺序控制系统、数据采集系统、模拟量控制系统等模块。借助键盘及CRT作为控制室监控设备。具体控制设计要点如下：

3.3.1 MCS系统设计。MCS系统也即模拟量控制系统，在进行热工自动化控制设计时，设计人员主要针对煤矸石发电厂的主蒸汽母管压力、锅炉给水、除氧器压力、空冷系统、锅炉主汽压力、主蒸汽温度、除氧器水位、排气装置水位等进行了自动控制设计。

3.3.2 DAS系统设计。DAS系统是数据采集系统的简称，主要通过对煤矸石发电厂机组运行的相关设备设置相应的测点，对其运行的状态信息加以采集及提取，然后将之传输到煤矸石发电厂设备维检人员处，通过对机组运行数据信息加以自动分析，形成对应的提示信息，反馈给设备检修维保人员，从而保障发电厂设备机组安全稳定运行。在煤矸石发电厂数据采集系统的热工自动化控制设计中，主要是发挥DAS系统在操作、成组、报警、棒图等方面的显示功能；设备定期记录、设备运行故障顺序及追忆记录、设备跳闸记录等各类制表记录功能；设备性能计算功能；设备运行历史信息数据储存检索功能等。

3.3.3 SCS系统设计。SCS系统设计，即辅机顺序控制系统，主要是为煤矸石发电厂机组设备在开启、运行及停运过程中最大程度地将人员的人工操作频率加以缩减，通过设置相关的子组，提高发电厂机组在运行操作过程中的自动化水平。在SCS热工自动化控制设计中，主要是通过对发电厂的锅炉燃气系统、电动给水泵组、空冷系统、锅炉排污系统、高压加热器系统等主系统进行自动化设计。

3.3.4 辅机联锁设计。煤矸石发电厂辅机联锁设计是热工自动化控制的重要环节，在该环节中，主要的设计要点及联锁装置有以下方面：发电厂汽包水位定值检测及汽包事故放水门联锁设计、除氧器水位定值检测及除氧器事故放水门联锁设计、发电厂凝结水泵故障检测及凝结水母管压力值检测联锁设计等。在辅机联锁设计中，应发挥热工自动化控制装置的逻辑判断能力，通过设计及把握顺序控制的步骤流程，使辅机联锁设计具备自动控制功能。

3.3.5 保护设计。煤矸石发电厂热工自动化控制设计主要针对以下情况：发电厂设备机组汽包水位、炉膛压力数值过高或数值较低时，此时会出现停炉保护；发电厂机组出现过大的电力负荷荷载，此时会伴随有汽轮机跳闸反应；发电厂机组出现引风机停止及MFT动作等。当出现机组轴向位移量及轴振过大、轴承回油、主保护动作启动、汽机超速、高压及低压缸出现胀差、透气防逆流保护启动、推力瓦产生高温等情况，相应的保护设计动作即会启动。

4 结语

在发电厂技术及自动化控制技术获得迅猛发展的当代社会，煤矸石发电厂在机组容量上实现了高度增长，也同步对发电厂运行及控制质量提出了更高要求。煤矸石发电厂热工自动化控制设计是改进发电厂运行质量的重要技术保障，在进行煤矸石发电厂热工自动化控制设计时，要密切关注最新的科技进展，不断对控制理论及控制实践进行丰富创新，以此提高发电厂自动化控制

水平。

参考文献

[1] 李照亮.热工自动化控制在煤矸石发电厂中的相关设

计研究[J].企业技术开发（下半月），2015，（1）.

[2] 俞兰丽.全称煤矸石发电厂热工自动化控制设计探究

[J].大科技，2014，（27）.

[3] 王鹏.煤矸石发电厂热工自动化控制设计探讨[J].中

国高新技术企业（中旬刊），2012，（6）.

作者简介：宋文凯，男，陕西铜川人，供职于黄陵矿业煤矸石发电有限公司，初级职称。

（责任编辑：黄银芳）