火电厂热工自动化的现状与进展

火电厂热工自动化的现状与进展
摘要：二十世纪三十年代以来，火电厂的发展对控制仪表提出了新的要求促
使我国热工自动化技术取得了长足的进步；近年来随着社会的发展人们生活水平
的提高，电厂发电机组的容量越来越大、参数越来越高，电力产业逐步进入大电网、大机组和高度自动化时期。

当前，热工自动化装置作为发电机组的重要组成
部分对火电厂的现代化发展有着决定性的影响。

关键词：火电厂；热工自动化；现状；发展
一、我国火电厂的热控自动化及其发展历程
1.1电厂热控自动化
火力发电厂热控自动化是建立在热控系统上的，热控系统主要实现对热力设
备及其系统的工况进行测量和控制。

火力发电厂热控自动化就是依据热控系统，
再结合电气器件和机械设备，在火电设备发电过程中，对温度等信息、各个设备
进行自动分析处理，以来利用现代化的自动控制系统，实现无人操作有效地解放
人力的过程。

自动化地控制设备，在火力发电过程中保障了发电设备的安全，避
免发生重大安全事故，保护了人的生命和财产安全，在保障了安全与财产的同时，解放了人力，减少了人力资源的浪费。

1.2火电厂热控自动化在我国的发展历程
近年来，我国火力发电厂的热控自动化技术取得了飞速的发展，发电企业已
经成功应用了DCS等核心控制系统，DCS系统是以一个由过程控制级和过程监控
级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制，来实现数据和信息的自动化处理，在我国，大部分的300MW以
上的火电机组应用了这个系统，较高的安全性和经济性是发电企业一致认为其具
有的优点。

21世纪以来，可视化效果不断提高的计算机软件，使DCS系统的应用
得到了极大的发展和促进，同时火力发电厂的信息化处理因为科技的发展也得到
了必要的保障，如通信接口的识别和管理系统数据的共享，使得DCS的分散控制
效果变得非常好。

二、火电厂热工自动化现状解析火电厂热工自动化随着我国火电单机
容量的扩展及自动化控制技术的进步而逐步发展成熟，在早期阶段的火电厂热工
自动化中，主要是通过在机组中增加仪表及按钮等，实现对发电厂机组的监控管理。

随着上世纪70年代DCS系统研制成功，我国于上世纪80年代开始在火电厂
机组中采用DCS系统，从而使机组在安装、调试、监控等方面的自动化水平都得
到有效提升。

借助于可编程控制器技术，在火电厂的除灰辅助系统及输煤系统中，可以达到顺序控制功能，而从我国自主研发的DCS系统相比，在火电厂发电机组
改造中采用国外DCS系统，其系统性能更加稳定可靠，自动化水平更高。

DCS系统，全称为分散控制系统，即DistributedControlSystem，主要应用于规
格在300MW以上的火电厂火电机组，其在促进火电厂设备安全稳定运行方面作用
显著。

通过采用基于windows及可编程控制器（PLC）等技术平台的可视化软件
设备，火电厂机组管理人员能够将可视化软件与DCS系统加以连接，然后将获取
到的数据信息输入到MIS，即火电厂管理信息系统中，可以对火电厂机组设备运
行过程中产生的历史数据及实时数据加以整理、分析及共享，进而使火电厂热工
自动化水平得以提升。

DCS系统应用下的火电厂热工自动化技术，其在具体
的技术应用流程上主要涉及以下几个环节：1.自动化检测。

DCS系统的自动化检
测主要是通过对火电厂发电机组的系统成分变化、系统压力数值、系统流量大小、系统温度高低、系统液位升降等各类参数加以检测及测量，根据得出的热力学参
数来对火电厂机组运行隐患，运行事故几率等作出预测。

2.自动化控制。

自动化
控制是通过控制装置的作用，对火电厂机组的主设备及附属设备进行动态的调节，使其始终保持良好的运行状态。

3.自动化报警及保护。

自动化报警主要是在自动
化检测及自动化控制环节发现存在异常的热工参数后，可以通过灯光及警报等方式，给予火电厂机组管理人员信息提示，使其尽快对故障设备进行检修。

自动化
保护是在热工参数出现异常及故障后，DCS系统可将火电厂机组设备加以暂停，
以免带来故障面积的扩大及人身安全事故。

三、火电厂热工自动化发展的新进展
3.1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。

3.2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。

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。

3.3DCS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。

结语：
总结来说，自动化控制技术是当前工业生产中发展最快最为使用的技术之一，因此火电厂热工自动化控制设计制造的相关人员应该充分认识到自身的责任，不
断提高自身专业技术水平，进而使我国火电厂热工自动化水平得到高效稳定的提升。

参考文献：
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[3]蔡江河.电厂热工控制未来发展方向[J].自动化技术研究，2018.
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