常见电厂热工自动控制技术浅析

白小勇

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720118

摘要：随着社会经济的快速发展，传统的电厂热工控制模式已经逐渐无法适应电厂建设和发展的需要，近年来，电厂通过对热工自动化控制技术的广泛应用，不仅大幅提高了电力生产的效率与质量，同時还进一步提升了电力生产过程中安全性和经济性。本文主要介绍了电厂热工自动化控制技术的构成，分析了热工自动控制技术中的一些常见问题，并在此基础上提出了自己的观点和对电厂热工自动控制技术的展望。

关键词：电厂；热工；自动化；控制技术

随着近年来国民经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，用电需求开始呈现逐年上涨的趋势。我国是一个以火电厂为发电主力的国家，火力发电厂在我国的社会发展中扮演了极其重要的角色。近年来，我国开始大力提倡创新建设，电力部门也在技术创新方面加大了投入的力度，热工自动化控制技术开始被广泛应用于火电厂中，这项技术的推广不仅改善了火电厂工作人员的作业环境，同时也给电厂乃至社会都带来了巨大的经济效益。

一、电厂热工自动化控制技术概述

（一）热工测量技术原理

自动检测功能是电厂热工自动化控制技术中的重要组成部分，这项技术是由控制系统通过自动化仪表独立完成对各机组设备相关参数的测量，从而达到及时发现问题，及时调整机组运行状况的目的。热工测量技术主要包含以下几种：一是温度测量。热工温度测量中，传感器主要采用的是热电偶和热电阻，也有部分电厂使用水银温包或金属膜等其他类型的热敏元件；二是压力测量。其传感器通常为应变原理膜片，检测原理为变送器位移检测。目前多以数显仪表为主；三是流量测量。当前使用较多的标准节流一般是为差压原理测量，仅有少数电厂还在使用传统的齿轮或涡轮流量计；四是液位测量。目前测量液位的主流是采用差压原理在经过压力补偿测量，同时应用电接点和工业电视。

（二）DCS系统

大机组仪控制系统目前多采用的是DCS系统，该系统是由集中式控制系统发展而来的一种新型计算机控制系统，DCS控制系统能够通过网络系统全程检测火电厂的整个生产过程，并对机组设备的运行和停止进行控制。随着近年来电子技术的发展，DCS系统的结构进一步得到完善。

二、电厂热工自动化控制技术问题分析

电厂热工自动化控制技术虽然有诸多优点，但是在具体的生产应用过程中，仍然存在一些问题。

（一）电厂设备自动化水平

电厂热工控制自动化水平主要是由以下几个方面决定：一是发电机组设备在电厂所有设备中的地位和配电网对发电厂机组的要求；二是电厂发电机组承受负荷的能力和机组的可控性；三是测量所用仪表与控制设备的质量和种类；四是电厂自身的设备自动控制设计水平。除此之外，设备机组的安装、调试以及自动控制系统所能达到的最终效果还是要依赖于电厂的维护水平和管理机制。

（二）单元机组控制和DCS一体化水平

当前电厂单元机组的主要技术特征之一就是炉机电融一体化，将DCS技术应用于电厂后，可以利用DCS技术的安全性和可靠性，将其与电厂的热工自动化控制系统相结合，就可以形成一种新的单元机组格局。其一是炉机电控制。以往的电厂建设布局中，通常都是由一条线路实现发电设备、变压器设备以及电厂用电监控系统的连接，采用自动化控制模式后，发电厂的运行操作过程开始采取炉机电分管机制，要求系统与炉机分离，电厂设备开始改为集中控制；二是DCS一体化功能的覆盖。DCS一体化通常是指将DCS作为电厂主体，通过网络通信的方式传输和共享数据，从而使系统操作更加简单方便，降低电厂工作人员操作设备的难度，进而达到提高电厂员工工作效率的目的[1]。

三、加强热工自动控制技术可靠性的建议

基于以上分析，笔者认为，加强电厂热工自动化控制技术可靠性和安全性可以从以下几个方面来进行：

（一）提高发电机组整体运行和监管的水平

电厂在建设热工自动化控制系统的过程中，首先需要确保各单元机组能够正常运行。发电机组是整个自动控制系统中最重要的组成部分，其中又以作为发电机组核心的大容量机组为重中之重。通过观察热工自动化控制系统在电厂的实际运行可以发现，由于该系统的复杂性，因此在运行过程中必须加强对各机组的监视和操作，同时还要细化每一步指令。例如：通常情况下400～700MW的发电机组可达到6000点以上的信息总量，实际运行过程中也超过了1300个以上的具体操作指令。如果采用传统的人工操作模式来来完成对这些大容量发电机组的操控，并且还要确保其安全运行，显然难度极大。因此，发电厂要在机组的实际运行过程中全面提高监管力度。

（二）对过程控制中的专用软硬件加以优化和完善

当前大部分电厂热工自动化控制系统都是采用的分散控制模式，这种模式在提升汽轮机和锅炉的控制水平方面有较好的效果。然而，还是有一部分电厂仍然在使用传统的控制模式。例如将一定数量的开关按钮和模拟仪表光字牌等安装于控制台的做法就会导致DCS系统与锅炉、汽轮机以及控制室之间出现协调不畅的情况，从而严重影响热工自动化控制水平。在电气控制系统中，DCS主要是在主厂房用电系统中和发电机系统中对不停电电源、支流以及保安电源系统进行监控。随着近几年电厂热工自动化控制系统的建设和发展，DCS在电厂热工自动化控制系统的应用已经相当普及。但是，DCS仍然存在一些不足和缺陷，例如智能化水平不足以及在实现上位机对现场仪表信息要求时较难等[2]。因此，完善和优化过程控制专用软硬件对于电厂热工自动化控制技术的应用和创新有着极其重要的作用。

（三）单元机组的集中配置

电厂热工自动化控制系统中，测量参数，处理信息数据以及控制保护和报警等都是由自动化仪表和自动控制设备来完成。因此，采用热工自动化控制系统，有助于提升电厂热工装置的安全性和可靠性，同时还能有效的降低电厂工作员劳动强度，提高发电机组经济性。通常情况下，电厂热工自动化系统都是由1～2台单元机组构成，并由一系列不同的小型电子设备构成电子室。随着现阶段人们用电需求的不断提高，发电厂在继续扩大热工集控室的同时，逐渐开始出现能够将电厂全部单元机组集合控制的超大型控制室，超大型控制室的出现对于电厂单元机组电子设备的集中配置起到了良好的促进作用，同时也达到了优化电厂热工自动化控制系统的目的。

四、对火电厂热工自动化系统的展望

（一）智能化的单元机组控制

现如今，DCS系统的单元控制一体化已经在火电厂广泛应用，但是，DCS的智能化却被业界忽视了。而类似的监控系统智能化软件在其他行业的都取得了较好应用。因此，我们有理由相信，在各行各业都在为了早日实现智能化而不断努力的今天，我国的火电厂单元机组自动化系统必然不会落后于其他行业，电力行业应重视智能化单元机组控制的重要性，并尽可能在未来几年内将信息智能化的仪表装置和相关的智能软件应用到电力行业中来了。

（二）人工智能的应用

模拟量控制系统的质量和适用范围正在不断提升，相信在不久后会出现大量的人工智能研究成果，并逐渐将该系统从模拟阶段发展至实用阶段。现阶段电厂的温度和压力监控系统都只是某一点的温度和压力作为检测依据，对整体情况有所忽略。因此检测结果很多时候差强人意。就目前的技术水平而言，这个问题暂时得不到有效的解决。但是，随着人工智能技术的发展，相信未来利用人工智能可以很好的解决这一难题。

（三）现场总线系统的广泛应用

DCS系统能够有效的降低系统内被因某个芯片故障而导致的对整个监控系统造成的影响。随着相关软件和硬件技术的发展，近年来DCS系统的安全性和可靠性较之以往有了很大的提高。但是，虽然电力行业将DCS系统作为最主要的对线运行机组控制系统，但DCS系统采用的仍然是模拟量信号，所提供的数据准确率有一定的偏差，对电厂热工过程的控制视野造成了一定的限制。应用现场总线系统，不但能够解决信号传输过程中的电缆数量冗余问题，而且还可以有效的保证信号质量。将香肠总线系统广泛应用于电力行业，可以将火电厂热工控制系统合理分散为多个控制单元来进行管理运作。与DCS结合使用既能增强现场設备智能化程度，同时还有利于火电厂机组设备的检测维护，从而增强火电厂热工自动化系统的安全性和可靠性。

五、结语

总而言之，火电厂热工自动化水平关系着电厂机组是否能够经济安全的运行。随着当前不断扩大的电网规模，输电等级也在逐年上升。火电厂的发展必须高度重视系统自动化。火电厂热工自动化从业员工也必须积极学习，不断提升自己的综合能力素质，推动热工自动化水平的不断发展和进步。

参考文献：

[1]顾宏斌.探析火电厂中热工自动化控制的应用和发展[J].企业技术开发：下旬刊，2014，（04）：8990.

[2]黄遵华.探讨火电厂热工自动化及控制[J].科技与企业，2013，（04）：238238，242.