火电厂热工自动化发展现状及展望论文

火电厂热工自动化的发展现状及展望【摘要】火力发电是历史最为悠久，同时也是目前世界最主要的供电方式。随着科学技术的发展、社会的进步，人们日常生产、生活需要的电量日益增大，促使火电机组的容量不断增加，参数不断提升及以及自动化的仪表和装置不断更新换代，随之而来的就是火电厂热工自动化的技术得到快速的提升。本文通过对火电厂热工自动化概念、发展现状进行分析，对今后火电厂热工自动化控制系统的发展提供参考。

【关键词】火电厂；热工自动化；dcs系统

现在，火电厂的热动自动化系统已经成为大型发电机组中不可或缺的部分，而且火电厂的自动化程度已经成为一个火电厂现代化的衡量标准。我国火电厂的发展经历了发电机组单机容量由小变大、参数由母管制到单元机组的历史过程。现在，我国的电力事业已经进入了大电网、大机组和高度自动化的新纪元。

1.火电厂热工自动化的概念

火电厂的热工自动化指的是，依据我国的基本国情，以安全、可靠、经济实用性为原则设计和应用于火电厂热力过程中设备的自动测量、信息的自动处理、设备的自动控制、警报以及自动保护等，在没有工作人员的直接操控下，直接通过自动化的仪表和相关控制设备自行完成对火电厂热力过程的控制。热工自动化的应用提升了火电厂的热工控制的安全性、可靠性，同时，热工自动化的应用降低了工作人员的劳动量、节约了劳动成本、提升了工作人员的工作

环境质量，大大增加火电机组的经济实用性。

2.火电厂热工自动化控制系统的在我国的发展现状

随着科学技术的发展以及火电厂热工自动化技术的不断完善，火电厂热工自动化主要表现为热工检测技术和火电机组主要控制

系统dcs的广泛应用。

2.1关于热工的检测技术

对于温度的检测。senser（温度测量传感器）被广泛应用于火电厂的热工测量控制系统中，senser是有热电偶热电阻和少量的其他热敏材料（金属膜水银包等）等应用于测量热工温度的一次元件。例如，300mw以上的火电机组都是采用将热电偶热电阻信号直接传入数据库，再经火电机组控制系统的相关控制模块，把信号转换为适用于该系统的信号。每个不同的控制系统对热电偶的冷端补偿采取不同的控制方法，目前流行的集中方法是采取冷端补偿器、利用恒温箱和热电阻测量接线盒里的温度，通过计算机将数据修正，然后将补偿导线连入数据库由火电机组控制系统的相关模块进行数

据处理。

对压力的检测。传感器是由具有应变原理的弹簧管和膜片组成，变送器则应用的是位移或者电阻电容检测原理，二次仪表多数字为数字显示仪表。

对流量的检测。绝大多数利用标准节流件根据差压原理进行检测。对于大型火电机组的主蒸汽流量的检测，如果采用节流件对其进行检测室，一般需要考虑压力、温度等相关因素，故多数采用测

量气机调节级压力，然后通过相关公式导出数值。智能化的二次数字仪表会把密度等各个因素考虑其中，使流量的检测更为简便。

对料位的检测。对料位的检测绝大多数采用根据差压原理进行压力补偿检测的方法。但，电接点、云膜或清夜双色水位计、工业电视等方法也仍在使用。

2.2关于火电机组主要控制系统dcs

图标1是火电机组控制系统dcs的示意图，dcs系统被绝大多数火力发电厂所普遍接受并应用。目前，dcs系统已经成为大型火电机组的主要控制系统的主流。dcs系统的其应用范围快速扩展、其功能也日益完善。dcs系统是建立在计算机局域网络的研究与发展基础之上形成的，该系统是通过把计算机网络（局域网）转化成一个具有实时、可靠等特点的网络控制系统，对火电机组热工过程的集中控制。

根据2004 年发布的q/dg1-k401-2004《火力发电厂分散控制系统（dcs）技术规范书》中规定，dcs系统的功能主要集中在数据采集和处理功能（das）、模拟量控制系统（mcs）、顺序控制系统（scs）和炉膛安全监控系统（fsss）这四项功能，但是，随着dcs系统的使用范围不断扩大和功能日趋完善，该系统还在除硫除硝系统、空气冷却系统、大型循环流化床锅炉等新兴系统中得以应用。可见，dcs系统的实用性和可靠性得到了广泛的验证和认可。

dcs系统有一下特点：

dcs系统的火电机组单元控制一体化。dcs系统中的顺序控制系

统scs在功能上融入了电气发变组和用电控制系统，以及dcs系统与其他气筒的融合，形成了dcs对火电机组单元控制的一体化，使dcs系统逐渐走向完善。单元控制的一体化可以减少传导信号的接口，这样可以降低因为线路事故导致的故障率，同时也相应的缩减了设备的种类和数量、降低了设备维修和保养的成本。dcs系统的火电机组单元控制一体化的实现，是我国电力行业普遍应用dcs系统的主要原因。

故障分散。dcs系统的优势是该系统实现了对火电厂热工控制的一体化，然而这也包括了dcs系统最显著的弱点---故障集中。故障分撒的推出就是解决dcs系统中存在的故障集中的问题。故障分散的工作原理是利用dcs系统中存在的大量的微处理芯片，每个微处理芯片负责各自不同区域范围内的控制任务，如果其中一个或者几个微处理芯片出现故障，则不会影响到整个dcs系统的正常工作。

同时，dcs系统实现了在对火电厂热工控制过程中参数和历史数据的管理，为管理者提供该设备性能、使用寿命等检测功能。这些功能是传统意义上的控制系统所没有的功能。

3.对火电厂热工自动化系统的展望

3.1智能化是单元机组控制的发展方向

dcs系统的火电机组单元控制一体化在电力行业得到了普遍的

应用，然而，dcs系统的智能化却在业界受到了严重的忽视。在其他行业中，与之相类似的监控系统的智能化软件都得到了较好的运用并取得了很好收益。笔者相信，在科学技术不断发展、各个行业

都为实现智能化付出不懈努力今天，我国火电厂单元机组自动化系统不会落在其他行业的后面，电力行业也逐渐认识到智能化会给这个行业所带来的预期收益，在未来的几年中，实现信息智能化的仪表装置和相关智能软件会在电力行业中得到快速的发展和普遍的应用。

3.2人工智能在火电厂热工自动化控制领域的应用

随着模拟量控制系统的适用范围、质量的提升，今后可能会有大量的有关于人工智能的研究成果出现。模拟量控制系统从模拟阶段正式步入实用阶段。目前的温度和压力监控系统仅以某一点的温度和压力作为其检测的根据，忽略了整体的温度、压力和其他影响因素，使得检测结果差强人意。相对于目前的技术水平，这个问题是很难克服的，但随着人工智能技术的快速发展，这些难题都可以通过对人工智能技术的应用的到较好的解决。

3.3现场总线系统得到广泛的应用

dcs系统可以降低系统内部某个微处理芯片的故障而对整个监控系统的影响，同时，随着相关软、硬件技术的发展和完善，dcs 系统的安全性和可靠性随之有较大提高。但是，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，使得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。现场总线系统在解决了信号传输电缆数量冗余问题的同时也保证了信号的质量问题。现场总线系