论文部分内容阅读
【摘 要】在过去的十几年间，DCS在我国大型火电厂应用取得了巨大发展，在我国的大型火电机组上已全面推广应用，同时中小型电站也得到了推广应用。他的功能覆盖已从数据采集系统（DAS）、协调控制系统（CCS）两大功能扩大到包括炉膛安全监控系统（BMS）、顺序控制系统（SCS）、汽轮机电液调节系统（DEH）等。
【关键词】中小型火电厂；热工自动化；现状；发展
对于火电厂的发电机组来说，热工自动化的重要作用就是保证自动化设备安全运行的重要方式，也是减少劳动强度，使劳动的条件得到根本改善的重要途径和措施，本文就着重讲一下现在一些中小型的火电厂的热工自动化发展的现状与对未来前景地展望。
一、火电长厂的热工自动化概念
所谓火电厂的热工自动化，其定义为采用并通过各种自动化仪表和装置（包括计算机系统）对火力发电厂的热力生产过程进行开环的和（或）闭环的监视、控制，使之安全、经济、高效运行的技术。主要指的就是相关的技术参数在火电厂热力过程中的信息处理、自动报警和控制、测量、以及进行自动保护的工作，不需要人直接参与工作，只是经过自动化的仪表和控制装置来完成。热工自动化有效保障了热工设备的安全，提高了机组的机械性能，在劳动强度上减轻了工作人员的压力，使劳动的条件得到了大幅度改善。
二、中小型火电厂热工自动化的发展现状
我国火电厂应用计算机大致可分为两个阶段，一为计算机监视系统（DAS）；二为计算机监控系统，即采用以微机为基础的分散控制系统（DCS）。前者只有数据采集与处理功能，但起到“铺路开道”的作用；后者兼有控制功能，正在使计算机应用向纵深发展，对提高电厂的自动化水平起着决定性的作用。在过去的十几年间，DCS在我国大型火电厂应用取得了巨大发展，在我国的大型火电机组上已全面推广应用，同时中小型电站也得到了推广应用。他的功能覆盖已从数据采集系统（DAS）、协调控制系统（CCS）两大功能扩大到包括炉膛安全监控系统（BMS）、顺序控制系统（SCS）等。现在我国的300MW以下的火电机组中，大部分的火电机组都是采用以计算机分散控制系统（DCS）为核心的自动化控制系统。
根据我国的能源规划发展， 300MW以下的火电机组中，纯粹发电不供热的机组已基本上不存在。现存中小型火电机组多数为热电联产的工业自备电站，即对工厂供应生产用汽的同时提供电力供应。同时存在很少一一些还是传统常规的模拟仪表以及一些老式的控制装置，例如MZ-III、DDZ-II、TF-900作为控制系统的老电厂。这些装置由于年数比较久远，存在的故障也是比较多的，自动投入率方面比较低，在日常运行的时候经常会造成仪表的准确性差，在进行保护工作的时候，准确率低，针对于这些状况，这些火电厂采取了相应措施，希望运用了这些措施，可以使发电机组性能更加完善，更加有效。比如嘉阳电厂准备新上的脱硫脱硝改造项目，就是在保留原有老式控制装置的基础上，在原控制室新增独立于原老式机炉控制装置的一套DCS系统用于脱硫脱硝系统已达到新旧兼顾的目的。
三、火电厂热工自动化发展的新进展
（一）将电气系统控制纳入到DCS系统中
火电厂采用了分散控制系统DCS以后，很大程度上改善了运行人员的运行环境，提高了机组监控的可靠性，给提高发电机组运行的经济性和事故处理提供了运行和分析的依据，在机炉控制室形成了以操作员站位中心的监控方式。但如果电气部分采用常规的仪表和控制，则在整套单元机组的监控上显得不协调，同时也给电厂实现机炉电一体化监控和管理带来不便，使火电厂的自动化发展受到制约。在目前的大型电站中，都把发电机-变压器组和厂用电源系统直接并入DCS系统中，由DCS完成包括厂用电源切换控制、发电机并列/解列等电气监控项目。而中小型电站通常是在机炉控制室设置单独的电气操作员站及电气监控系统，甚至有些电厂还采用老式的模拟屏对电气厂用主接线进行监控，这导致了机炉电系统维护的不方便，需要多种设备的备件，也影响了电站自动化程度。针对这种情况，现在的中小型电站也在向大机组靠拢，把电气系统纳入DCS系统中来，这样就减少了维护备件过多，运行协调性也大大提高。在最近的江西理文化工动力车间一期工程中，业主就想采用传统的模拟显示屏，在于其协商后也把电气系统纳入了DCS系统中来，从最近的运行反应来看运行良好。
（二）对于智能控制方面的应用逐渐增多
在火电厂的热工控制理论中，已经先后经历了经典的控制理论，现代的控制理论，以及当前比较盛行的智能控制理论，其中经典的控制理论的形成时期主要是在上个世纪的四十到五十年代，这种理论的成果主要是根据函数传递以及在这个基础上建立起来的轨迹图的解析和设计方法以及频率的特性，对于单方面的输入和输出的系统是非常有利的。但是在在对它进行描述的时候不能够在系统内部变量传递的函数方式下，在这个基础上也忽略了初始条件的影响。所以说，在函数进行传递的描述范围内不包括系统中的所有信息。
对于智能的控制理论来说，它的形成时期主要是在上个世纪的九十年代，是在经典以及现代的控制理论之上逐渐发展起来的，这种智能型的控制理论，不仅可以控制大规模的复杂系统，还可以逐渐发展成为一种运用当下发展比较迅速的计算机技术来进行控制。运用计算机技术就是控制技术工具发生了变革，保证了智能控制系统的正常运行，智能控制可以顺利实现，它作为一种新的控制方法，基本上解决了无精确的数学模型对象以及变结构、大时滞和非线性等一些控制问题。
（三）DCS系统逐渐被FCS取代
虽然DCS系统是目前电力行业对线运行机组的最主要的控制系统，但其检测和执行等现场仪表信号仍然采用的事模拟量信号，不能为工作人员对现场设备的检测、维护以及管理提供更加准确的数据参考，极大的限制了对火电厂热工过程的控制视野。随着现场总线技术的发展，为电站自动化控制提供了一个新的模式，现场总线是指通信网络的国际标准化，即将安装在现场的智能变送器和智能执行机构，挂在现场总线上，可与任何一个DCS相连，实现现场信息的数字化传送。一根现场总线可以挂多台智能变送器，同时传送工艺变量，控制信息和诊断信息，能在控制室的DCS工程师站上进行现场智能变送器的校验、调速和诊断。虽然现阶段现场总线标准还未统一，现场智能仪表造价也很高，但在现场总线国际标准化和智能变送器、执行机构发展、完善的基础上，与现有DCS技术（计算机数字通信、控制、网络技术）相结合，通过现场总线为纽带，组成一代新的控制系统——现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS），将是控制系统的发展方向。
四、结语
在目前的火电厂控制系统中，自动化的发展是很快的，所以说，作为火电厂的热工自动化技术人员应该通过不断学习来提升自己的专业水平，对国内外的自动化发展状况要时刻关注，为提高企业自身乃至我国的火电厂的热工自动化水平贡献出自己的一份力量。
参考文献：
[1]邬菲，龚雪丽.火电厂热工自动化的发展、现状与展望[J].可编程控制器与工厂自动化，2008（2）
[2]黎宾.智能控制及其在火电厂热工自动化的应用[J].中国科技信息，2010（12）
[3]李阳春，夏静波.火电厂热工自动化的发展和展望[J].电站系统工程，2011（5）
作者简介：
徐世杰，出生于1980.04，籍贯：四川成都，职称：工程师，从事专业：热控专业，毕业学校：四川大学。
【关键词】中小型火电厂；热工自动化；现状；发展
对于火电厂的发电机组来说，热工自动化的重要作用就是保证自动化设备安全运行的重要方式，也是减少劳动强度，使劳动的条件得到根本改善的重要途径和措施，本文就着重讲一下现在一些中小型的火电厂的热工自动化发展的现状与对未来前景地展望。
一、火电长厂的热工自动化概念
所谓火电厂的热工自动化，其定义为采用并通过各种自动化仪表和装置（包括计算机系统）对火力发电厂的热力生产过程进行开环的和（或）闭环的监视、控制，使之安全、经济、高效运行的技术。主要指的就是相关的技术参数在火电厂热力过程中的信息处理、自动报警和控制、测量、以及进行自动保护的工作，不需要人直接参与工作，只是经过自动化的仪表和控制装置来完成。热工自动化有效保障了热工设备的安全，提高了机组的机械性能，在劳动强度上减轻了工作人员的压力，使劳动的条件得到了大幅度改善。
二、中小型火电厂热工自动化的发展现状
我国火电厂应用计算机大致可分为两个阶段，一为计算机监视系统（DAS）；二为计算机监控系统，即采用以微机为基础的分散控制系统（DCS）。前者只有数据采集与处理功能，但起到“铺路开道”的作用；后者兼有控制功能，正在使计算机应用向纵深发展，对提高电厂的自动化水平起着决定性的作用。在过去的十几年间，DCS在我国大型火电厂应用取得了巨大发展，在我国的大型火电机组上已全面推广应用，同时中小型电站也得到了推广应用。他的功能覆盖已从数据采集系统（DAS）、协调控制系统（CCS）两大功能扩大到包括炉膛安全监控系统（BMS）、顺序控制系统（SCS）等。现在我国的300MW以下的火电机组中，大部分的火电机组都是采用以计算机分散控制系统（DCS）为核心的自动化控制系统。
根据我国的能源规划发展， 300MW以下的火电机组中，纯粹发电不供热的机组已基本上不存在。现存中小型火电机组多数为热电联产的工业自备电站，即对工厂供应生产用汽的同时提供电力供应。同时存在很少一一些还是传统常规的模拟仪表以及一些老式的控制装置，例如MZ-III、DDZ-II、TF-900作为控制系统的老电厂。这些装置由于年数比较久远，存在的故障也是比较多的，自动投入率方面比较低，在日常运行的时候经常会造成仪表的准确性差，在进行保护工作的时候，准确率低，针对于这些状况，这些火电厂采取了相应措施，希望运用了这些措施，可以使发电机组性能更加完善，更加有效。比如嘉阳电厂准备新上的脱硫脱硝改造项目，就是在保留原有老式控制装置的基础上，在原控制室新增独立于原老式机炉控制装置的一套DCS系统用于脱硫脱硝系统已达到新旧兼顾的目的。
三、火电厂热工自动化发展的新进展
（一）将电气系统控制纳入到DCS系统中
火电厂采用了分散控制系统DCS以后，很大程度上改善了运行人员的运行环境，提高了机组监控的可靠性，给提高发电机组运行的经济性和事故处理提供了运行和分析的依据，在机炉控制室形成了以操作员站位中心的监控方式。但如果电气部分采用常规的仪表和控制，则在整套单元机组的监控上显得不协调，同时也给电厂实现机炉电一体化监控和管理带来不便，使火电厂的自动化发展受到制约。在目前的大型电站中，都把发电机-变压器组和厂用电源系统直接并入DCS系统中，由DCS完成包括厂用电源切换控制、发电机并列/解列等电气监控项目。而中小型电站通常是在机炉控制室设置单独的电气操作员站及电气监控系统，甚至有些电厂还采用老式的模拟屏对电气厂用主接线进行监控，这导致了机炉电系统维护的不方便，需要多种设备的备件，也影响了电站自动化程度。针对这种情况，现在的中小型电站也在向大机组靠拢，把电气系统纳入DCS系统中来，这样就减少了维护备件过多，运行协调性也大大提高。在最近的江西理文化工动力车间一期工程中，业主就想采用传统的模拟显示屏，在于其协商后也把电气系统纳入了DCS系统中来，从最近的运行反应来看运行良好。
（二）对于智能控制方面的应用逐渐增多
在火电厂的热工控制理论中，已经先后经历了经典的控制理论，现代的控制理论，以及当前比较盛行的智能控制理论，其中经典的控制理论的形成时期主要是在上个世纪的四十到五十年代，这种理论的成果主要是根据函数传递以及在这个基础上建立起来的轨迹图的解析和设计方法以及频率的特性，对于单方面的输入和输出的系统是非常有利的。但是在在对它进行描述的时候不能够在系统内部变量传递的函数方式下，在这个基础上也忽略了初始条件的影响。所以说，在函数进行传递的描述范围内不包括系统中的所有信息。
对于智能的控制理论来说，它的形成时期主要是在上个世纪的九十年代，是在经典以及现代的控制理论之上逐渐发展起来的，这种智能型的控制理论，不仅可以控制大规模的复杂系统，还可以逐渐发展成为一种运用当下发展比较迅速的计算机技术来进行控制。运用计算机技术就是控制技术工具发生了变革，保证了智能控制系统的正常运行，智能控制可以顺利实现，它作为一种新的控制方法，基本上解决了无精确的数学模型对象以及变结构、大时滞和非线性等一些控制问题。
（三）DCS系统逐渐被FCS取代
虽然DCS系统是目前电力行业对线运行机组的最主要的控制系统，但其检测和执行等现场仪表信号仍然采用的事模拟量信号，不能为工作人员对现场设备的检测、维护以及管理提供更加准确的数据参考，极大的限制了对火电厂热工过程的控制视野。随着现场总线技术的发展，为电站自动化控制提供了一个新的模式，现场总线是指通信网络的国际标准化，即将安装在现场的智能变送器和智能执行机构，挂在现场总线上，可与任何一个DCS相连，实现现场信息的数字化传送。一根现场总线可以挂多台智能变送器，同时传送工艺变量，控制信息和诊断信息，能在控制室的DCS工程师站上进行现场智能变送器的校验、调速和诊断。虽然现阶段现场总线标准还未统一，现场智能仪表造价也很高，但在现场总线国际标准化和智能变送器、执行机构发展、完善的基础上，与现有DCS技术（计算机数字通信、控制、网络技术）相结合，通过现场总线为纽带，组成一代新的控制系统——现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS），将是控制系统的发展方向。
四、结语
在目前的火电厂控制系统中，自动化的发展是很快的，所以说，作为火电厂的热工自动化技术人员应该通过不断学习来提升自己的专业水平，对国内外的自动化发展状况要时刻关注，为提高企业自身乃至我国的火电厂的热工自动化水平贡献出自己的一份力量。
参考文献：
[1]邬菲，龚雪丽.火电厂热工自动化的发展、现状与展望[J].可编程控制器与工厂自动化，2008（2）
[2]黎宾.智能控制及其在火电厂热工自动化的应用[J].中国科技信息，2010（12）
[3]李阳春，夏静波.火电厂热工自动化的发展和展望[J].电站系统工程，2011（5）
作者简介：
徐世杰，出生于1980.04，籍贯：四川成都，职称：工程师，从事专业：热控专业，毕业学校：四川大学。