浅谈火电发电厂智能化建设 王祺

发表时间:2019/3/28   来源:《电力设备》2018年第29期   作者:王祺
[导读] 摘要:随着我国经济技术的发展,对能源的需求量大增,电力作为经济发展的必须能源,面临着机遇和挑战。
        (国电电力发展股份有限公司大同第二发电厂  山西省大同市  037043)
        摘要:随着我国经济技术的发展,对能源的需求量大增,电力作为经济发展的必须能源,面临着机遇和挑战。在这样的环境下,对电力事业的要求也在逐步提高,发电设备也朝着自动化、智能化发展,对于操作系统安全性与可靠性的重要性有了全新的认识,然而热控系统绝对的安全可靠是不可能的,这样就将提高热控系统可靠性工作提上了日程。本文主要介绍了热控系统运行中存在的问题,并进一步阐述如何优化电厂热控系统可靠性。
        关键词:火电发电厂;智能化建设;热控系统
        一、电厂热控自动化及其技术构成
        1、电厂热控自动化
        火力发电厂热控自动化指的是在发电过程中,具备对各种信息、各个设备自动处理,综合分析的能力,以达到使用现代化的自动控制系统来达到无人操作的目的的过程。为了保障发电设备的安全,在火力发电过程中,需要自动化的控制设备,保护人的生命和财产安全,避免发生重大安全事故,在提高安全性的同时,也解放了人力,减少了人力资源的浪费。
        2、电厂热控自动化技术构成
        (1)压力测量
        压力测量主要采用的传感器的原理有:位移检测或电阻电容检测原理和应变原理以应变原理作为工作依据的装置有膜片装置、弹簧管装置。以位移检测和电阻电容检测原理作为工作依据的装置是变位器,这样得出的数据压力范围大、数据精度高。
        (2)温度测量
        温度是火电厂中很重要的一个参数,在火电厂的热控测量控制系统中广泛使用温度传感器,主要有热电偶和热电阻,还有一些不常用的热敏元件如:金属膜,水银温包等,这些热敏元件都可以作为测量温度变化的一次性元件。
        (3)流量测量
        在热控自动化系统中主要采用标准节流原件测量流量,根据差压原理测量。还有一小部分电厂采用齿轮流量计或者涡轮流量计,如测量燃油的流量。在火电厂的大机组中不用节流元件测量主蒸汽流量,而是利用公式和汽机调节级的压力计算得出的。
        (4)液位测量
        目前应用最为广泛的液位测量主要是依据差压原理并且经过压力补偿来进行检测的,其中同时使用电接点和工业电视,用称重式测量料位,也有用电容式传感器配电容器测量,也有用浮子式或超声波原理测量的。
        二、火电厂现有自动化技术存在的问题
        1、电气、热控专业的分离
        目前热控自动化与电气自动化都是独立发展、相互独立的,导致电力企业的发展水平不高,部分功能出现重复建设的浪费,自动化系统的整体优势也被局限,信息化的建设与电力企业的实际生产过程没有有效的结合,与生产管理相脱节,电厂的整体效益得不到最大的发挥,这也就导致了电厂自动化与信息化建设缺乏精益化的管理,给发展带来一定的困难,与智能电网的发展不相适应。
        2、热控设备管理仍停留在传统的管理模式上
        设备检修基本都采用定期检修与校验方式,其结果不仅浪费了人力、物力,还有可能增加设备的异常。一些单位设备采购时.由于购入一些质量不好的产品,影响甚至威胁到机组的安全运行。因此,如何通过对在线运行设备进行可靠性分类.制定合理的仪表校验周期.是电厂管理工作中迫切需要解决的问题。
        3、电气、热控自动化的业务界限不明确
        由于界限不明确,自动化建设没有真正的服务于信息化建设,造成电厂的信息化发展缓慢,数据精确度较低;对电厂生产过程及生产管理方面,信息化没有发挥出真正的作用,导致盲目的从自动化系统中提取大量的数据,造成系统信息的不稳定。

随着智能电网的建设,信息人员及自动化人员要考虑全局,构建数字化电厂的蓝图,防止出现管理真空或业务重复的现场,这样就不至于使大量的资金没有形成有效的投资效果。
        4、热控自动化系统没有实现信息共享
        近几年,热控自动化系统的发展较快,但主机的控制范围没有较大的变化,在辅助车间控制系统方面的变化最大,由以往分散的控制变成相对集中的控制。随着火力发电厂的发展,现场总线控制技术的应用逐渐扩大,设备对信息的收集范围和深度都得到了扩大,在设备状态分析环节,提供了装置状态数据。在DCS中,逐步纳入了耗差分析系统及机组性能计算系统,为管理人员及运行人员提供了参考数据,系统的配置也变得简单,数据的可信性增加。随着机组经济运行和电网调峰的需求,各发电公司逐步对机组优化控制进行推广,在DCS系统中,机组优化控制功能也逐渐融入。热控自动化系统目前主要存在的问题是主厂房DCS控制与辅助车间控制没有统一,依然相互独立,没有形成较好的信息互通,在信息共享方面尚未完善,对数字化电厂的建设十分不利。
        三、电厂热控智能化技术建设
        1、实现电气、热控控制一体化技术
        为了应对电力市场及智能电网的发展,火电厂自动化水平就要提高,火电厂必须抛弃传统的电力自动化系统与热控自动化系统分离的模式,从全局出发,将火电厂的整体控制水平不断提升。这就需要解决以下几个问题:监测系统与各独立系统一体化的实现;电气、热控控制系统一体化的实现;热控主机、辅助车间一体化控制的实现;电气-热控自动化系统过程信号的处理等。要实现一体化控制,需要将拓扑结构的网络控制器设计及数据库管理进行升级完善,以解决电气、热控两个专业之间的差异问题。
        2、对火电厂单元控制机组进行智能化改造
        优化单元控制机组的DCS,有利于提高单元控制机组的智能化、响应性,而且DCS智能化程度、灵敏度越高,整个系统的监控能力也就会越强。在当前计算机技术、电子技术不断创新与发展的时代背景下,传统落后的自动控制设备逐渐被高智能、现代化的分散控制系统取代。在现代火电厂现场热控自动化系统中,利用计算机数据采集运用更合理的协调控制方案。
        3、对热控接地系统的抗干扰水平和稳定性进行提高
        热控系统的接地系统很容易受到周围环境的干扰。一旦周围环境发生变化,很容易造成测量精确性下降、控制系统误发信号或者设备出现临时故障,往往造成整个发电机组的跳闸。因此,提升接地系统的稳定性是提升热控系统稳定性的关键。接地系统稳定性的提升可以对电缆屏蔽层和机组振动信号柜进行防范,避免出现接地连接。在进行整套机组启动时,往往由于振动信号发生跳变,保护动作定值低于振动信号导致风机跳闸和主燃料跳闸。接地异常会造成机组事故,影响机组运行的稳定。然而如何提高接地的抗干扰能力,仍然是一个技术性难题。在设计安装的过程中,要做好相应的抗干扰措施,例如强弱电分离、接地和屏蔽等措施。为了应对抗干扰检修困难的情况,要对热控系统的所处环境以及输入输出设备进行控制,对现场的具体情况进行排查,例如对干扰途径进行阻断、对干扰源进行排除等。对抗干扰技术要进行综合性利用,提高排除干扰源和干扰途径的能力,以此来提高热控系统接地的稳定性和可靠性。
        4、对自动控制过程控制软件进行优化改造
        设置自动化控制程序模块的过程中,应该对系统控制范围以及控制指标进行优化,使整个系统的抗干扰能力提高。而且,应该注意自动控制过程软件的优化设计,提高整个系统的过程控制处理能力,在每一个过程控制中能够提供显示软件、过程监视软件、控制算法软件、信息检索软件、报表打印软件、控制程序软件等服务,能够最大限度的满足电厂现场监控的应用需求。
        结语
        电气、热控一体化控制系统的构建,使NCS功能、ECS功能、现场总线设备控制等方面得到了实现,从根本上解决了目前独立控制的局面,实现了控制系统对全厂信息、数据的共享,有效的提高了火力发电厂的运营效益及管理水平,为数字化电厂的建设奠定了坚实的基础。
        参考文献
        [1]沈贺伟,王淳,赵耀.浅谈大型火力发电厂电气监控系统[J].科教导刊.2012(6).
        [2]姜国军.浅谈火力发电厂电气控制系统设计[J].黑龙江科技信息.2009年(31).
        [3]郑智武.火力发电厂厂用电气自动化系统的现状和发展[J].黑龙江科技信息.2010(5).
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