浅谈火力发电厂中的热工自动化技术

发表时间:2019/1/25   来源:《基层建设》2018年第36期   作者:赵晓东
[导读] 摘要:随着我国科学技术的发展,我国火力发电厂的技术发展的也越来越完善尤其是火力发电厂的热工自动化技术,其控制系统DCS已经发生了极大的改变,从控制范围、控制结构、总线技术、管理系统、监控系统都为热工自动化技术的发展注入了新的活动。
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        摘要:随着我国科学技术的发展,我国火力发电厂的技术发展的也越来越完善尤其是火力发电厂的热工自动化技术,其控制系统DCS已经发生了极大的改变,从控制范围、控制结构、总线技术、管理系统、监控系统都为热工自动化技术的发展注入了新的活动。现从自身多年工作经验出发,论述了火力发电厂热工自动化系统的现状,并着重的分析了热工自动化系统的构成和技术应用。
        关键词:火力发电厂;热工自动化技术
        引言
        随着科学技术的发展,我们的电力系统正变得越来越自动化发展,这也是我国电力系统的重要组成部分。目前,我国电厂的热自动化已经得到了很大的发展。目前大部分的发电机组采用阴极射线管显示器,与此同时,数据收集、处理和监控是由微型计算机,大大提升了监控单元水平,也提高了人机交互界面。许多电厂的自动装置正在使用数字仪器来显示控制,而不是过去传统的机械设备,这些措施将使中国的火力发电厂自动化技术达到一个新的高度。
        1火电厂热工自动化控制新技术
        目前火电厂热工自动化控制具有高速化、智能化、系统化以及可靠性强等特点,本文根据这些特点对目前火电厂将采用的几类热工自动化控制技术进行分析探讨,主要有现场总线控制技术、智能控制技术以及先进控制策略。
        1.1现场总线控制技术
        现场总线控制系统简称FCS作为一种在工业控制以及企业的数据通信与传输的重要单元,在现代控制系统中起了不可缺少的作用。FCS在火力发电厂中刚刚兴起,其应用将逐渐取代传统的分散控制系统(DCS),相比于DCS,FCS的系统结构具有开放性、成本低以及结构优良等优势,FCS的应用将大大地提高了火电厂热工控制性能与效率。常见的FCS结构体系主要由生产管理层(MNET)、监控网络层(SNET)、控制网络层(CNET)等组成。操作员站以及工程师站主要对生产过程进行监视、系统维护、操作以及管理。监控网络层实现高级控制策略以及装置优化控制等,结合控制网络层实现对控制系统的数据通信与传输。
        1.2智能控制技术
        由于火电厂热工控制系统结构相对比较复杂,大型火力发电的设备种类以及结构较大,在控制过程中采用传统的控制方式将会出现延迟、误控以及强耦合等问题,因此一种能避免这些问题的智能控制将取代传统的控制方式。目前在火电厂热工自动化控制中智能控制主要应用以下几个方面:(1)锅炉燃烧过程控制;锅炉燃烧过程控制主要是通过监控层对锅炉的燃烧状态进行数据采集与监测,根据监测的数据采用智能算法进行智能分析,常用智能算法有人工神经网络、多级可拓、模糊控制、专家系统等,利用智能算法计算状态参数进行对PID控制的参数调节,从而实现锅炉燃烧的智能控制,提高锅炉的控制效率与控制的可靠性。(2)温度智能控制;锅炉温度智能控制主要是对锅炉汽温的控制,锅炉的汽温时变性较强,传统的控制方法不能适应大型火力发电厂的发展,对大型的火力发电厂控制效果不理想。目前常用的汽温智能控制技术主要有汽温模糊控制技术和神经网络智能汽温控制技术,在智能汽温控制技术的应用下,对大型火力发电厂的锅炉汽温控制中能够在不同负荷下具有良好的控制效果。(3)智能给水控制;目前大型发电厂的锅炉设备比小型发电厂增加了许多,传统的给水控制容易出现给水不足或者给水缓慢等现象,为了拥有一个较精准以及可靠的给水控制方式,多层神经网络的自适应PID智能给水控制方式将引入到火力发电锅炉给水控制能,该方式不仅简化了传统的给水控制系统结构,还极大地提高的给水控制系统的可靠性与稳定性。
        1.3先进控制策略
        控制策略在火电厂热工控制中是不可缺少,先进控制策略在智能控制中是重要组成部分之一。目前研究人员将模糊控制、神经网络控制、预测控制以及遗传算法等先进控制策略应用于火电厂热工控制中,先进控制策略的应用将提高控制的速度、控制精度以及控制的安全性与稳定性。


        2热工自动化技术的应用
        2.1自动控制
        火力发电厂的调节系统中我们运用热工自动化技进行其自动的控制,可以实现对其进行温度与燃烧的调节,这样可以对火力发电厂的自动化控制进行促进,我们以某发电厂为例,火力发电厂通过使用热工自动化技术,将其内的自动控制应用到了内部的三个系统当中:①汽包水位系统。对火力发电厂的电量负荷状态进行调节,实现单冲、三冲量的调节,可以对其汽包水位进行系统提供自动化的调节方式,这样可以保证在火力发电厂中实现热工自动化以后所进行的控制优势上的体现。②燃烧系统。对于火力发电厂中的炉膛内的压力进行送风量的控制,对于送风量远论是增加或是对其负荷进行增减,都可以以一种自动化的方式进行,对于热工自动化的具体技术要求进行遵循。③主汽压力系统。在火力发电厂的主汽压力系统中的水温调节方面可以实现自动的控制与温度上的调节,由于热工自动化技术对于模糊控制方法进行了引进,使其在主汽压力系统中提高也对主汽的调节的能力。
        2.2DCS系统
        火力发电厂的DCS系统是一个控制范围较广且监控设备较为复杂的系统,其控制着高压发电机机组和低压厂用电源,并且还能控制汽机旁路系统和脱硝系统。实际应用中DCS系统的控制网络也较为广泛,在两台机组控制中可以通过设置公用网络来达到数据的交换与传递,公用网络的设计比较简单,一般都是以单独的操作站来进行控制,这样可以避免设备故障而引发的连动效应,同时对单个机组的监控也起到了很好的作用。
        2.3自动检测
        热工自动化技术通过构建系统控制网络、对各类先进监测设备的安装和使用,结合机组运行参数和变量对监测设备进行设定,实现对机组运行的连续性自动监控和监测。通过对火电机组的实时监控采样,经处理器分析和处理,保障机组运行的温度、压力、流量、水位等各项参数的动态监测分析,现各类生产进程的监控,为实现及时的操作和处理提供条件,为保障火电机组运行的远程自动
        控制和稳定运行奠定基础。
        2.4脱硫系统
        烟气脱硫系统是火力发电厂系统控制中的一个重要组成部分,在控制系统安装中要以企业的产能和需求为出发点,进行合理的设置和有效的控制。一般电厂的烟气脱硫系统都把控制设备放到除灰控制室和输煤控制室中,并通过PLC来进行监控的实现,设备运行时通过对脱硫系统运行效果的监控来调整设备的启停和运行,这就极大的保障的设备运行的安全性,同时烟气脱硫系统的监视、报警等都是通过机组和硬接线盒机组DCS进行有效的连接,从而保证了数据传递的真实性。
        结语
        随着技术的发展,火力发电厂热工自动化技术利用已经成为必然趋势。采用热工自动化技术是保障我国当前社会发展,人民生活对电力需求的必要手段,是实现我国电力改革的重要内容,是实现火力发电厂经济效益和社会效益双赢的重要手段。
        参考文献:
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        [3]孙长生,冯国锋.电力行业热工自动化技术的应用现状与发展[J].自动化博览,2016,4.
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        [5]吴永存.高度集中的辅控网在国华宁海电厂一期工程中的实现[J].自动化博览,2015,3.
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