火力发电厂发电机组集控运行技术探讨

2021-01-14马海军

黑龙江科学 2021年24期

关键词：控系统发电机组火电厂

马海军

(国家能源集团蚌埠发电有限公司，安徽蚌埠 233000)

现代信息技术发展改变了火电厂发电机组运行管理模式。基于现代化控制技术的集控技术进一步强化了系统性能，针对庞大的市场需求，火力发电机组调峰作用日益突显，要深入了解集控技术的主要特征及运行方式，寻找提高发电能力的新方法。

1 火力发电厂发电机组集控运行系统

1.1 集控运行系统

火力发电厂发电机组集控运行系统简称DCS系统，该系统是在大型工业自动化生产基础上发展而来控制系统技术，依托信息技术将原本复杂的系统控制模式变得更加简单，与传统的单纯集中式控制系统相比实现了信息系统的有效融合，不仅能够对火电厂相关设备运行做全面监督，还能优化设备操作过程，满足分组/集中控制的性能要求。发电机组集控运行系统采用了电脑计算机技术、control控制技术及对应的通信技术等，实现了管理、操作及显示等诸多功能的一体化，分散处理火电厂运行过程中的电力负荷、危险性操作及其他功能，成为火电厂现代化运行的重要技术。火电厂发电机组集控运行系统功能不断完善，该控制系统已开始运用智能化技术来强化功能，如对发电机组异常运行数据进行监控等，这些功能保障了发电机组的运行质量[1]。

1.2 集控系统运行环境及条件

发电机组集控系统主要集中在外部环境条件中，包括计算机控制系统接地、电源供应能力及电子室、控制室等室内环境影响。集控系统运行过程中可能会受到其他因素的影响，需要重点考虑以下内容：其一，若发电机组集控运行系统接地不理想或电缆屏蔽存在质量问题，会导致系统运行过程中承受更多干扰，甚至造成信号错误发出，影响整个系统运行效率。其二，若电源供应模式及时间切换不标准，会导致集控系统运行环境变化，该系统功能也难以得到充分发挥。其三，一般电子室与控制室之间的空调为公用模式，且空调系统无法调整室内湿度变化，在室内空气十分干燥的情况下可能会产生静电离子，造成电路板短路等问题。

2 发电机组集控系统的运行

2.1 控制系统的运行

主蒸汽压力控制系统。该控制系统在运行期间以能量平衡为基础实现控制，即遵照主蒸汽压力能量平衡理论对入炉燃料数量进行控制及分析，采用DEH技术，针对性地调整主蒸汽压力水平。

过热汽温控制系统。针对超临界蒸汽系统的温度控制，该集控系统能够通过水煤比和两级喷水减温共同来控制，因为直流炉中的微过热蒸汽水平基本能够反映出水煤比的变化情况，再加之过热气温控制系统技术条件逐渐成熟，利用系统中的数据可基本实现自动调节，成为提高系统性能的关键手段，但是在使用该方法时也需要注意一些问题，如系统中线性接触不牢固可能会影响系统性能。

再热汽温控制系统。对于中间再热机组，特别是二次中间再热机组的再热蒸汽温度控制，正常情况下通过烟气挡板来调节一、二次再热器蒸汽温度，在低负荷或深度调峰期间还可以适当增加炉膛总风量，作为再热蒸汽温度调节的辅助手段。此外，对于非稳定工况时辅以一、二次再热器喷水减温，但在运行中要关注再热器壁温，提高能效，这是需要重点关注的问题。

2.2 集控系统的关键技术

在发电机组集控运行管理中，根据系统技术特征，大体可分为3种集控技术形式：一是递阶式控制模式。在早期的分散系统中呈现出分级低阶结构特征，其核心是将一个原本完整的(或较大的)系统分散，通过系统控制和监视功能完成对系统运行状态的评估。这种控制模式有一个十分突出的优点，即通过顺序控制及模拟控制量方法，对集控系统中的每个子系统运行数据进行识别，并结合现场控制需求将其中的关键信息传递到对接管理系统中，整个操作过程是在微处理器基础下完成的，可以满足大部分程序控制要求。二是独立管理的分散系统。集控系统的主要优势是可以规避集中系统控制模式下的集中性故障，而该系统的核心是增设了微处理器，在微处理器的支持下，可以将原本集中在一个系统上的系统功能分散到每个独立的系统中，在该模式下，当系统中的某一设备或系统发生故障后，不会影响系统中其他设备的运行。从功能控制角度来看，由于每个控制系统都独立承担着相应的控制功能，通过微处理器支持，可以根据计划控制方法来提升数据处理效率。有学者研究认为，集控系统的主要优点是将故障系统彻底打散，不仅可以降低系统故障造成的负面影响，也能为工作人员更换设备提供支持，系统使用效率得到保障[2]。这种分散的系统控制模式可以降低安装难度，避免发生信号干扰等问题，对于系统而言十分有利。三是综合控制系统。随着电能生产要求不断提升，分散控制技术难度不断加大，为了适应这一变化，将控制系统与多接口系统的统一融合成为研究重点。在传统控制技术中，一对一控制模式主要以检测模拟信号及控制信号为主，这种操作方法会直接影响设备信息之间的传输效果，系统与外界对接能力差，但集控系统的出现有效解决了这一问题，在对每个系统下达控制指令的同时可以直接将控制指令下发至每个子系统，由此形成火电厂现场控制系统，为实现一体化系统管理奠定基础。

2.3 集控运行应对策略

2.3.1 调整运行策略

火电厂发电机组集控运行的主要目的是保证火电厂稳定运行，为满足要求，应考虑以下两方面问题：一是重视科学技术运用。根据以往系统运行资料，利用大数据进行数据变化趋势识别，确保系统能够及时识别出其中的异常数据并发出警报信息。二是积极调整运行方法。目前部分火电厂采用了无人运行方法，此方法是提升火电厂运行稳定性、拓展电厂运行发展空间的关键，为集控运行提供了必要的技术支持，值得推广。

2.3.2 完善集控运行环境

在外部环境管理中，为满足集控运行要求，要做好电子室环境控制、计算机控制系统环境控制、电源运行环境控制。在系统运行期间，要调节室内温度及湿度，避免空气湿度过大而造成结露现象。在内部环境控制中，要注意监测机组运行温度变化，避免因温度快速升高而导致系统发生警报，导致安全问题[3]。

2.3.3 强化集控系统运行技术管理

微处理器作为运行技术管理的核心，应实现软件、硬件及电缆等关键部件的有机结合，构建一个全面系统，遵照集中控制要求，认识到每个部件的功能，在技术管理中应进一步完善现场管理，遵照计算机系统稳定性要求，完善集控系统维护与管理工作，发挥系统时效性强、安全可靠等优点，通过软件组态方法实现各类复杂控制，提升系统运行效率。