探讨电厂热工自动化系统的发展现状

【摘 要】随着世界高科技的飞速发展和我国机组容量的快速提高，电厂热工自动化技术不断地从相关学科中吸取最新成果而迅速发展和完善，近几年更是日新月异，本文就国内DCS的现状及新发展进行了简单阐述，仅供参考。

【关键词】电厂；热工自动化；现状

1.火电厂热工自动化的概念及现状

1.1　火电厂热工自动化的概念

电厂在运行过程中有大量的温度、流量、压力、差压、料位、水位等参数需要通过仪表进行显示或者进行调节，这些参数在火电厂热力过程的测量、信息处理、自动控制、自动报警和自动保护等在不用人员直接参与的状况下，仅仅通过自动化仪表和自动控制装置来完成，这就是所谓的火电厂热工自动化。热工的自动化让热工设备安全得到有效保障，使得机组经济性得到大幅度提高、工作人员的劳动强度被大大减轻，还改善了劳动条件。它主要包括自动检测、自动控制、自动报警、自动保护和参数记录、追忆等5方面内容。

1.2　热工自动化的现状

1.2.1　DCS的应用

DCS（Distributed　Control　System，分散控制系统）已被国内300MW及以上火电机组普遍采用，甚至一些小型发电厂都设置了DCS，如黄陵矿业煤矸石发电公司2台1.5万循环流化床机组采用了和利时MACS3系统，2台5万循环流化床机组采用了上海华文DCS控制系统，大大提高了电厂设备运行的安全性和经济性。PC和DCS结合基于WINDOWS平台的可视化软件，让运行人员的操作得到了极大的便利，且DCS和PLC（可编程逻辑控制器）二者的界限逐渐模糊，通讯接口在大多数的PLC中都带有，这就便于DCS的连入。为此，可将送入在全厂MIS（管理信息系统）中输入DCS里运行参数的实时数据和历史数据，让数据共享和二次加工得以实现，从而就实现了火电厂信息化管理。当前，DCS已被部分机组纳入其中，其效果不错。

1.2.2　DCS的国产化

坚持走国产化道路，在消化吸收国外先进技术的基础上开发新产品，发展民族工业，增强国家实力，是我们的国策。目前北京和利时系统工程股份有限公司以自主技术为基础的高品质自动化平台及解决方案，在国内率先成功应用于核电站、大型火电机组。2008年DCS在300MW机组有99%都已经国产化，600MW机组有50%已经国产化，尤其是国内首台1000MW机组国产化DCS系统在国华台山电厂使用，使DCS的国产化跨上新台阶。因此DCS的国产化已经是今后DCS的发展大趋势。

2.火电厂热工自动化新进展

2.1　全厂辅控系统走向集中监控

一个火电厂有10多个辅助车间，国内过去通常都是由PLC和上位机构成各自的网络，在各车间控制室内单独控制，因此得配备大量的运行人员。为了提高设备控制水平和劳动生产率，达到减员增效的目的，随着DCS技术和网络通讯功能的提高，目前各个辅助车间的控制已趋向适度集中，整合成一个辅控网（简称BOP　即Balance　Of　Plant的缩写）方向发展，即将相互独立的各个辅助系统，利用计算机及网络技术进行集成，在全厂IT系统上进行运行状况监控，实现控制少人值班或无人值班。例如，华能铜川电厂已经将输煤、除灰除渣、水处理、脱硫系统作为一个辅网在集中控制室进行集中控制。达到减员增效的目的。

2.2 SIS系统的应用发展

SIS系统是实现电厂管理信息系统与各种分散控制系统之间数据交换、实时信息共享的桥梁，其功能包括厂级实时数据采集与监视，厂级性能计算与分析。在电网明确调度方式有非直调方式且应用软件成熟的前提下，可以设置负荷调度分配功能。设备故障诊断功能、寿命管理功能、系统优化功能以及其它功能（根据电厂实际情况确定是否设置）。自从国家电力公司电力规划总院在公元两千年提出这一概念和规划后，至今估计有200家多电厂建立了SIS系统，可谓发展相当迅速。

但是自从SIS系统投运以来，其所起的作用只是数据的采集、存储、显示和可打印各类生产报表，能够真正把SIS的应用功能尽情发挥出来的很少，其原因主要有设计不够完善，多数SIS厂家并没有完全吃透专业性极强的后台程序及算法，使其在生产实际中未能发挥作用，加上与现场生产脱节，因此SIS商所能做的只是利用网络技术，边搭建一个基本的SIS　架构边进行摸索。

但从大的方向上看，SIS系统的建设符合技术发展的需要和中国电力市场发展的趋势，将给发电厂特别是大型的现代化发电厂带来良好的经济效益。

2.3　变频技术的普及应用与发展

由于变频调速不但在调速范围和精度，动态响应速度，低速转动力矩，工作效率，方便使用方面表现出优越性，更重要的是节能效果在经济及社会效益上产生的显著效应，因此继一些中小型电机上普遍应用后，近年来交流变频调速技术，扩展到一些高压电机的控制上试用，如送、引风机和给水泵电机转速的控制等。

因为蕴藏着巨大的节能潜力，可以预见随着高压变频器可靠性的提高、一次性投资降低和对电网的谐波干扰减少，更多机组的风机、水泵上的大电机会走向变频调速控制，在一段时间内，变频技术将继续在火电厂节能工作中，扮演重要角色。

2.4　电气控制正纳入DCS

火力发电厂中，热工系统自动化和电气自动化水平，反映了整个火电厂的运行管理水平。分散控制系统DCS在被火电厂采用后，大大提高了汽轮机和锅炉的控制水平，然而大多数电厂，电气自动化仍然作为单独的一部分独立运行，严重制约了火电厂自动化的发展。目前，有些电厂正在尝试将电气控制纳入DCS的范围，其主要是用于发电机系统和主厂房内的厂用电系统，它主要由发电机变压器线路组、高压启动/备用变压器、高压厂用工作变压器、低压厂用工作变压器、低压厂用备用变压器及低压厂用工用变压器等的控制和信号测量所组成。今后尤其在发电机励磁系统、自动准同期和厂用电快速切换等方面更要重点考虑DCS的纳入。

3.结束语

热工自动化装置作为大型发电机组中至关重要的组成部分，其自动化技术也成为目前全球发展最快、生命力最旺盛的技术和生产力之一，使得国际上大多数先进国家都对此投入大量资金，以此确保在激烈的竞争中占有一席之地。自动化技术对于电力工业如此重要，因此，要求我国从事火电厂热工自动化的技术人员在提升自身素质和技能的同时，火电厂专业之间应当克服偏见互相学习，扩大知识面，更要密切关注国内外自动化技术的最新进展，以推动我国火电厂自动化的发展。