电厂热控自动化系统运行稳定性浅析

淮北申皖发电有限公司 张秀忠

热控自动化系统的应用有利于保障电厂设备能够安全稳定地运行，为机械、物料以及人员操作营造安全的工作环境，同时可最大限度延长系统的使用寿命。

电厂健康、稳定的发展及运行不仅能够提升我国经济发展水平，同时可为人们的生产生活提供保障。而热控自动化系统的稳定性则能够显著提升电厂发电、供热安全，进而提升电厂的发电效率，对电厂的安全运行起到一定作用。因此，为进一步提升热控自动化系统的运行效率，必须重视日常的维修与检测工作，避免因系统出现故障而影响电厂的正常运行，降低发电水平和发电效率。所以，本文以某电厂热控自动化系统仿真设计为基础，为热控自动化系统运行提供解决对策，以供参考。

1 电厂热控自动化系统组成

分散热控系统作为综合性的多级计算机系统，以通信网络为信息传输的主要方式。分散控制系统能够实现网络技术的有效应用，能够实现自动控制和信息显示的效果。在系统运行中，分散控制系统可以达到分级管理、分散控制以及配置灵活的目的。

实时监控系统能够确保热控自动化系统设备能够长期、稳定运行。发挥监控系统的监督作用，能够最大限度避免在设备发生异常问题产生的损失。实时监控系统由信息管理和厂级实时监控系统构成，对电厂进行全方位的管理和控制。该系统利用控制器与数据接口实现通信资源的共享，满足信息化、实时化交流的需求。

视频网络监控系统通常应用在无人作业区或者危险地段的监控，有利于提升电厂热控自动化系统的稳定性。除此之外，应用视频网络监控系统能实现各项设备的检查、工作人员的基本操作以及各项流程的有效监督，为电厂信息化发展提供支持[1]。

2 提高电厂热控自动化系统稳定性的措施

第一，加强设备检修。电厂热控自动化系统的安全、稳定运行需要注重日常的设备检修与管理。在系统的设计管理过程中应严格依据国家法律法规要求进行合理设计，对热控自动化系统的整体运行环境进行充分考量，为其营造良好的工作、运行环境。需要注意的是，系统在实际的安装过程中应做好精细化的管理工作，最大限度防止安装失误。电厂热控自动化系统运行应注重装置安全隐患问题的监测，对获得的数据信息进行详细记录，做好定期的检查工作，有效排除电厂热控自动化系统运行过程中可能存在的安全隐患问题。

第二，强化设计标准。一方面需要在电厂热控自动化系统设计时融入监督和管理机制，依据电厂的实际发展情况使得热控系统施工图纸满足实际要求，监理人员从施工现场出发，对图纸进行全面审核，深入详细分析和研究图纸中存在的风险问题，提高热控自动化系统的维护效率。另一方面，施工过程中严格依据施工图纸进行施工，严禁随意更改图纸，当发现图纸中出现错误时，需要及时上交流程信息，通过上级部门审核、修改后再施工[2]。

第三，注重技术创新。现代化的创新技术在电厂热控自动化系统运行中具有积极的作用，要不断引入创新型的管理技术，保证电厂热控自动化系统长期、稳定运行。实际工作时，首先需要建立资料管理部门，资料管理部门主要负责热控自动化保护系统资料和信息保存工作，为后期的系统维护方面提供信息支持和帮助；其次，资料管理人员做好资料的更新与完善工作，避免资料丢失，保证资料的完整性和有效性。最后，借助EIC技术对发电控制工作进行优化和升级，保证电厂热控自动化系统能够得到合理、科学的控制。

第四，优化热控逻辑控制，消除电磁场等干扰性因素，强化系统功能，在维护热腔系统时，需要利用信号支持温度测量，提高测量精度，调整系统的容错性。在估计容错逻辑的过程中，需要调整负载条件，采用“三取二保护”的逻辑形式，利用质量码评估断测点质量。其中“三取二保护”是指开关量控制时的投票制，统一信号利用三冗余信号完成表决，两个满足即判定为条件满足，能够有效防止误动，实现回路保护的目标。

第五，合理运用APS（高级计划系统）技术，通过将智能算法融合在人工智能动态调整算法当中，实现静态排程，以多代理协商的形式，进行动态调节。能够借助流程式模型、离散式模型、项目管理模型，解决顺序优化问题、多资源优化调度问题、关键链和成本时间最小化问题。

第六，提升单元控制机组的智能化水平，分散控制系统在使用时可增强热控控制的兼容性，并为系统管理提供智能I/O（计算机接口，输入/输入）功能，通过优化分散控制系统的参数设计，结合就地单元模块，减少拒动、误动现象的形成。同时，技术人员要考量系统的负荷率指标，将系统通信总线负荷率维持在允许范围内，实现负荷率均衡。

3 电厂热控自动化系统运行稳定性的仿真设计实例分析

为进一步探究电厂热控自动化系统稳定性的运行，以某电厂为例，对虚拟DCS仿真技术进行了尝试，为电厂热控系统的安全、稳定运行提供支持。具体设计如下。

3.1 概况

该电厂共有#4、5、6台300MW以单元布置的机组，机组设备功能相同，机组满足基本负荷，也适应少数的调峰状态。设备主汽系统内锅炉产生过热主蒸汽可经过电动主闸门、高压自动主汽门，完成上述工作后进入高压缸中。高压缸膨胀做功要经过两个高排逆止门，蒸汽经过高压排气管道再次回到锅炉内。对称向相反方向流动，完成做功后排入凝汽器凝结成水。给水系统中的凝结水在高压凝结水泵升压后输送到除盐装置内，并进入到除氧器中，经过给水泵将水箱中的水送入到锅炉省煤气中，锅炉给水泵的配置为50%的电动给水泵。

抽气系统共包括8段抽气，在汽轮机的作用下，为低压加热器、高压加热器等提供蒸汽。加热器疏水系统中的高压加热器以逐级自流的方式，在末端流向除氧器。为保证锅炉出口蒸汽稳定性，过热器有三级喷水减温器，通过调节水温的方式控制热器出口的气温。再热器系统在壁式再热器的进口位置，壁式再热器和中温再热器中间的位置设置减水温器[3]。

3.2 仿真要求

不同机组的控制系统差异性大，为此，应建立不同的仿真模型，使其对应不同的机组。该电厂设计的仿真机为一机多模式，热控自动化控制系统仿真对象有三种。仿真的DCS控制系统的组态完全被仿真，组态与电厂的实际组态方式一致。

运行人员在机、炉以及电数字模型中能够获得真实、有效的静态特征情况，仿真控制系统的相关参数以及对应指标为：静态偏差中的主要参数偏差≤±1%；较主要参数偏差为≤±2%；一般参数偏差为≤±5%。动态偏差中的主要参数偏差为≤±3%；较主要参数偏差为≤±5%；一般参数偏差为≤±10%。主要系统包括数据采集系统、机组协调控制系统、顺序控制系统等。其他热控自动化控制系统由信号报警装置、吹灰程序控制系统、汽机数据采集系统以及烟温探针等组成。系统的功能主要是由仿真计算机实行全面的仿真，静态与动态符合仿真精度要求。

3.3 热控调试

3.3.1 静态调试

电厂热控调试的核心是DCS系统的科学化调试，因此，对于DCS热控调试工作来说，应保证受电检测工作得到落实。受电检测的目的是防止热控系统中DCS中央处理器发生无法解决的故障问题。

一方面操作人员应依据静态调试规范开展工作，确保系统内的线路绝缘性。另一方面，启动受电程序前，对设备的安装与布置开展检查与调研工作。除此之外，对绝缘电阻等构件采取精细化管理，由于DCS系统内涉及较多回路，因此操作人员在静态调试过程中应采取多次切换的方式反复测试。在完成模件检查后，再进行下一步操作试验。DCS的传动试验分为静态传动和动态传动两种，操作人员只需要针对热控自动化系统的自身性能开展实际调试工作即可，确保系统能够长期处于稳定、高效运行状态。通常情况下，电厂的锅炉供热量公式为：

Q=M×C×A

式中：Q表示供热量，M代表燃料消耗量，C表示燃烧热值，A表示锅炉热效率。

3.3.2 动态调试

当热控自动化系统出现死机问题时应做好主机调试工作，最大限度减少主机死机的频率。与此同时，电厂热控调试人员在调试过程中不得对系统参数数据进行随意修改。需要注意的是，上述工作只能由专业人员完成，确保后续工作能够顺利完成。DCS热控系统中的电动调节容易出现电源匹配度和系统无法契合的问题，调试结果稳定性不高。因此，电动调节前要隔离信号。作为自成体系的系统，电厂热控系统间具有一定的独立性，操作人员在实际的工作中应增强与电厂的信息交流，发挥DCS热控系统的积极作用。有助于提升机组设备运行过程中对热控系统的控制水平。

3.4 仿真设计

3.4.1 软件设计

软件系统设计包括仿真支撑平台、虚拟DCS支撑平台两种。在具体操作过程中主要是在支撑平台生成相应对象实体后，确保软件系统结构的清晰程度。其中，仿真支撑平台在仿真对象不同的情况下，软件设计也将发生改变。通常情况下，完整的仿真系统软件包括仿真支撑环境和仿真模型。两者作为基础的运行平台，能够达到仿真模型块的同步控制工作，对仿真系统数据进行全面管理，为仿真模型建立与调试提供支持。

传统电厂的仿真模型是由锅炉模型、汽机模型以及电气模型构件组成，而当前的仿真模型则可以借助虚拟DCS完成。虚拟DCS支撑平台成本低，实现复杂的仿真应用功能。分为分散处理单元和人机界面两类。上述两种界面有利于降低仿真模型的复杂程度。数据驱动在仿真支撑软件中分为模型驱动、算法驱动。其中，模型驱动在仿真支撑系统下实现，算法驱动则是由虚拟DCS软件实现，并将其传递到监控软件内。DCS在TCP/IP协议的支持下，实现数据的有效流动和传输，利用以太网络来实现数据采集。在通信技术飞速发展的背景下，DCS通信环境更加标准化[4]。

系统中主要包含DCS数据库、仿真模型数据库两种，DCS数据是组态数据库，包含的数据类型较多。仿真模型数据库则是根据现场的设备和工艺流程进行仿真机的设计。系统的实际开发与利用，主要是依靠DCS设计工程与仿真建模设计师完成设计与调试工作。当工作人员提出控制系统和模型输入清单后，开发人员可以依据对应子系统与其建立联系。该种方式能够实现模型数据点和DCS数据点的有效连接。

3.4.2 硬件设计

硬件系统由DCS工程师站和仿真机工程师站构成。DCS支撑系统将安装在DCS工程站中完成热控自动化控制系统的组态工作。而仿真机工程师站则主要支持仿真系统的安全，发挥系统建模的功能。运算站在控制系统算法驱动时，工作人员可对DCS系统进行操作和检验，实现仿真机复杂的功能。该系统主要以交换机为载体，实现数据通信。