我国火力发电厂自动化技术的发展以及前景展望

汪钊

【摘 要】 就火电站单机容量来看，在建国初期仅有50MW，通过分别设置就地控制盘来实现对锅炉以及其他汽机的控制。经过不断的发展和完善，今天我国的火力发电厂自动化技术水平已经达到了一个新的高度，有助于提供更加可靠的安全保障和经济效益。由此，本文主要就我国火力发电厂自动化技术的发展进行分析，结合实际情况，进一步对未来发展前景做出预测，提出相应的看法，以求更好的推动我国火力发电厂自动化技术水平。

【关键词】 火力发电厂 自动化技术 发展前景 热工自动化

我国自从改革开放以来，经济发展水平显著提升，经济快速发展的同时，用电量急剧增加，这就为火力发电厂建设和发展提出了更高的要求。尤其是在当前科学技术水平快速发展背景下，先进的自动化技术被广泛应用在火力发电厂中，促使火电厂自动化技术获得了前所未有的进步和发展。就当前我国火力发电厂自动化技术应用现状来看，发电机组运行管理和监控保护发生了显著的变化，创造了更大的经济效益和安全保障，有助于推动我国火力发电厂长远发展。由此看来，加强我国火力发电厂自动化技术的发展和前景展望研究是十分有必要的，对于后续理论研究和实践工作开展具有一定参考价值。

1 火电站的自动化系统

随着我国经济的快速发展，科学技术水平显著提高，我国的动力基地生产制造能力随之提高，获得了前所未有的发展前景。为了能够更好的适应我国经济发展水平，我国的火电机组经历了从小容量到大容量，控制保护系统从简单到更加复杂的过程。早在上个世纪八十年代，我国机械工业部就引进了300MW和600MW的考核机组生产制造技术，并且为热控系统设计提出了新的分块控制模式。

1.1 机、炉协调控制系统

机、炉协调控制系统是当前火电站运行的主控系统，单元制机组的锅炉和汽机之间存在密切的联系，是不可分割的，由机、炉共同承担着电网的供电量控制工作，确保风电机组运行压力稳定。也就是要求由一个统一的协调控制系统，对机、炉进行控制，确保机、炉两侧的变化情况能够降低到最小值，尽可能的减少两者相互影响的数值，优化参数控制[1]。

1.2 炉膛安全保护系统

炉膛安全保护系统则是火焰监测和燃烧器管理，通过逻辑联系实现对系统的压力保护和吹扫保护等。炉膛安全保护系统可以根据不同的锅炉炉型以及煤炭种类来确定合理的保护逻辑条件，这种设置主要是为了防止由于逻辑保护条件设置不合理出现预警信号误报现象的出现，从而影响到锅炉安全运行出现爆炸事故。这种逻辑连锁和控制装置经过不断的完善和创新，逐渐从最原始的继电器或者固态元件基础进一步演化成为可编程的逻辑控制器，应用了更加先进的技术，保证逻辑控制的安全可靠性。相应的编辑软件则是采用梯形图编制，主要是为了便于后续修改控制流程[2]。火焰监测正确与否直接影响到后续工作的有序开展，我国上海交通大学追赶国际脚步，采用传像光纤和CCD开发研究出来智能锅炉燃烧火焰检测装置，能够有效避免由于煤炭种类的不同引起的燃点变化，从而造成火焰检测出现误报现象，有助于更为合理有效的了解到燃烧器火焰情况，还可以借助彩色图像对燃烧器燃烧情况更加直观的了解，以此来提升燃烧效率，降低能源损耗。

1.3 汽机电液调节系统

汽机控制系统最初是采用液压调速系统，但是随着电器元件和控制设备可靠性的不断提高，进一步提出采用高压抗燃油伺服机构，能够实现对汽机转速、压力和电功率的回路控制，做好阀门管理，丰富系统功能。对汽轮发电机组的控制从最初的盘车开始，逐渐从冲转、暖机、加速、增加负荷直到汽机正常运行，接受电网的调度控制。更为重要的是，在确保电气机组正常运行的前提下，还应该尽可能的延长机组使用寿命，这样才能让机组创造更大的经济效益[3]。

我国最初的汽机控制同样是应用液压控制系统，在逐步发展和完善中，逐渐发展为模拟电调和数字电调，主要是借助模拟控制仪表和电子计算机得以实现，伴随着科学技术水平的不断发展，应用更加先进的技术为机组运行提供了更加安全可靠的保障。在上个世纪八十年代以来，我国先后进口了30套300MW的火电机组，采用川电调的控制系统，具备机、炉协调控制功能，机组自启动功能，运行参数显示和报警功能等等。国产的早期数字电调系统主要是以计算机技术为基础，无论是硬件还是软件配置不具备通用性特点，所以在后续维护和检修工作开展中存在一系列的困难和阻碍。为了能够有效解决此类问题，相关数字电调厂商开始不断优化系统软件结构，在一定程度上显著提高了软件透明度，能够有效提高产品的应用范围，同时还可以实现数据信息共享，有助于更为合理的配置系统结构和功能。

1.4 计算机数据采集和处理系统

计算机数据采集和处理系统主要是为后续调试人员机组调试提供数据信息，为后续工作开展提供参考依据。该系统具备告诉数据输入输出、性能计算、历史数据调用、参数显示以及警报等等。计算机数据采集系统最初引进我国是在上个世纪八十年代，由于当时我国的科学技术水平不高、计算机运行速度慢，所以更多的是应用在数据计算和分析中，很容易受到客观影响出现配置不合理的问题，同时不具备多任务管理的功能，无法实现多任务同时操作，数据处理效率不高。

经过大量计算机应用实践，逐渐培养了一批高素质、高水平的技术人员队伍，并且形成了较为完善的计算机应用管理制度，技术水平有了显著提升。当前，我国火电机组中开始广泛应用以后总高档工控微机和DAS，并且实现了硬件和软件配置的优化升级，采用更加人性化的中文互动界面，有助于操作人员更加便捷的操作系统，实现对系统故障的自我诊断和修复功能，更容易被火力发电厂工作人员所接受，后续维修也更加便利。但是伴随着微积分散控制系统DCS的出现，原本单纯的DCS系统市场受到了严重的影响，我国的DAS产业为了迎合时代发展需要，谋求长远发展，不断优化和丰富系统功能，系统可靠性有了显著提升，逐渐朝着微型化和智能化方向发展。

1.5 火电机组仿真装置

就当前我国的火电站仿真装置设置来看，主要是在上个实际70年代由清华大学研制，主要是应用在200MW机组技术人员培训工作中，随后经过技术的不断完善和创新，逐渐引入300MW的机组仿真装置。我国对于电力部门对于火电机组重视程度较高，投入资金力度不断增加，在大型火电机组仿真培训装置研发中取得了较为可观的成效。

火电机组的仿真装置内容主要包括对正常机组运行情况和事故工况下的机组启动、停止等过程，通过仿真装置来训练发电机组运行人员综合能力，一旦出现故障问题造成机组停止运行能够凭借自身经验和技术水平进行判断，做出更加正确的分析，提高事故处理能力；同时还可以对多种运行方式模拟实验，寻求更为合理的运行方式，节省大量时间精力和成本；通过对不同系统控制方式的仿真试验，寻求最佳的控制方式。当前我国生产的仿真装置主要是以培训运行人员实际故障问题处理能力，同样在相配套的软件设计中，期望不断提高仿真装置的实时性和逼真度，从而进一步扩大产品适应范围，为我国的火力发电厂发展提供更加安全可靠的保障。

2 火力发电厂自动化技术发展前景

我国的多数大型火电厂开始广泛应用DCS，自动化技术投入比例逐渐升高，所取得的效果也十分明显。可以说，DCS等先进的控制系统对于大型火电厂而言已经是必不可少的部分，很多火电厂的热控系统投入率甚至高达92%以上。DCS在电厂自动化水平提高基础上，有助于为发电机组安全运行提供更加坚实的保障，受到更多电厂管理人员和运行人员的支持和接受。此外，自动化系统为火力发电厂带来的经济效益是十分明显的，能够有效降低煤炭能源消耗，减少气压波动问题，一旦出现故障问题能够自动停止运行，发出预警，及时有效的解决故障问题，可以有效延长发电机组使用寿命。在未来发展中，火力发电厂的自动化技术将逐渐实现炉、机、电控制一体化，机组的整组启动，并应用先进信息技术构建信息管理系统，促使我国火力发电厂朝着更加现代化智能方向发展。

3 结语

综上所述，随着科学技术水平的进步，火力发电厂面临着严峻的市场考验，应用先进技术朝着自动化方向发展，对于我国经济持续增长具有十分重要的促进作用，应该予以高度重视。

参考文献：

[1]佟隆磊，聂永云.浅谈我国火力发电厂自动化技术的发展以及前景展望[J].城市建设理论研究（电子版），2015，32（23）：6130-6131.

[2]赵杨，丁宝峰，杜翠女等.浅谈电气自动化技术在火力发电中的创新与应用[J].硅谷，2011，22（3）：93-94.

[3]王长军.电气自动化技术在火力发电厂中的应用分析[J].科技资讯，2014，11（32）：90-90，92.