淺談電力行業熱工自動化系統的未來發展動向與前景
隨著國家法律對環保日益嚴格的要求和計算機網絡技術的進步,未來熱工系統將圍繞“節能增效,可持續發展”的主題,向智能化、網絡化、透明化,保護、控制、測量和數據通信一體化發展,新的測量控制原理和方法不斷得以應用,將使機組的運行操作和故障處理,像操作普通計算機一樣方便。
1.單元機組監控智能化是熱工自動化系統發展方向
單元機組DCS的普及應用,使得機組的監控面貌煥然一新,但是它的監控智能化程度在電力行業卻沒有多大提高。雖然許多智能化的監視、控制軟件在國內化工、冶金行業中都有較好的應用并取得效益,可在我國電力行業直到近幾年才開始有所起步。隨著技術的進步,火電廠單元機組自動化系統的智能化將是一種趨勢,因此未來數年里,實現信息智能化的儀表與軟件將會在火電廠得到發展與應用,如:儀表智能管理軟件,將對現場智能傳感器進行在線遠程組態和參數設置、對因安裝位置和高靜壓造成的零位飄移進行遠程修正,精度自動進行標定,計算各類誤差,并生成標定曲線和報告;自動跟蹤并記錄儀表運行過程中綜合的狀態變化,如掉電、高低限報警、取壓管路是否有堵或零位是否有飄移等。
閥門智能管理軟件將對智能化閥門進行在線組態、調試、自動標定和開度階躍測試,判斷閥門閥桿是否卡澀,閥芯是否有磨損等,通過閥門性能狀況的全面評估,為實現預測性維護提供決策。
重要轉動設備的狀態智能管理軟件將對重要轉動設備的狀態如送風機,引風機,給水泵等,綜合采用基于可靠性的狀態監測多種技術,通過振動、油的分析以及電機診斷,快速分析(是否存在平衡不好,基礎松動,沖擊負荷,軸承磨損)等現象和識別故障隱患,在隱患尚未擴展之前發出報警,為停機檢修提供指導和幫助。
智能化報警軟件將對報警信號進行匯類統計、分析和預測,對機組運行趨勢和狀態作出分析、判斷,用以指導運行人員的操作;故障預測、故障診斷以及狀態維修等專用軟件,將在提高機組運行的安全性,最大限度地挖掘機組潛力中發揮作用。單元機組監控智能化將帶來機組檢修方式的轉變,以往定期的、被動式維護將向預測性、主動式為主的維護方式過渡,檢修計劃將根據機組實際狀況安排。
2.過程控制優化軟件將得到進一步應用
進一步提高模擬量控制系統的調節范圍和品質指標,是火電廠熱工自動化控制技術研究的一個方向。雖然目前有關自適應、狀態預測、模糊控制及人工神經網絡等技術,在電廠控制系統優化應用的報道有不少,但據筆者了解真正運行效果好的不多。隨著電力行業競爭的加劇,安全、經濟效益方面取得明顯效果、通用性強、安裝調試方便的優化控制專用軟件(尤其是燃燒和蒸汽溫度優化、性能分析軟件、)將會在電廠得到親睞、進一步發展與應用。
目前機組的AGC均為單機方式(由調度直接把負荷指令發給投入AGC的機組)。由于電網負荷變化頻繁,使投入AGC的機組始終處于相應的變負荷狀態,鍋爐的蒸汽壓力和溫度波動幅度大,輔機、閥門、擋板等設備動作頻繁,這種方式對機組和設備的壽命都會產生一定的負面影響。隨著發電成本的提高,發電企業需從各個角度考慮如何切實降低電廠運行成本,延長機組的使用壽命。因此配置全廠負荷分配系統(即電網調度向電廠發一個全廠負荷指令,由電廠的全廠負荷分配系統,以機組的煤耗成本特性為基礎,在機組允許的變化范圍內,經濟合理地選擇安排機組的負荷或變負荷任務,使全廠發電的煤耗成本最低,降低電廠的發電成本)將是發電企業必然的要求,相信不久的將來,單機AGC方式將會向全廠負荷分配方式轉變。
SIS系統將結合生產實際進行二次開發,促進自身應用技術走向成熟,在確保火電廠安全、環保、高效益及深化信息化技術應用中發揮作用。
3.現場總線與DCS相互依存發展
未來一段時間里,現場總線將與DCS、PLC相互依存發展,現場總線借助于DCS和PLC平臺發展自身的應用空間,DCS和PLC則借助于現場總線完善自身的功能。
3.1 現場總線與DCS的關系。
現場總線作為一個完整的現場總線控制系統,目前還難以迅速應用到整個電廠中,而DCS雖然是電廠目前在線運行機組的主流控制系統,但由于其檢測和執行等現場儀表信號仍采用模擬量信號,無法滿足工程師站上對現場儀表進行診斷、維護和管理的要求,限制了控制過程視野,因此DCS通過容入通信協議國際標準化的現場總線和適合現場總線連接的智能化儀表、閥門,并將自身的輸出驅動功能分離移到現場或由現場智能驅動器代替,功能簡單且相對集中的控制系統下放到采用FCS控制和處理功能的現場智能儀表中,然后由少量的幾根同軸電纜(或光纜)和緊急停爐停機控制用電纜,通過全數字化通信與控制室連接。將有助于降低電廠造價,提高自身的可靠性,拓寬各自的功能,推動各自的發展。除新建電廠將會更多的采用現場總線的智能設備外,也會成為運行多年的機組下一步的改造計劃。
3.2 現場總線與PLC的關系。
現場總線在電廠的應用將借助于PLC,這不但因為PLC已廣泛應用于電廠輔助設備的控制,將現場總線技術和產品溶合到PLC系統中,成為PLC系統中的一部分或者成為PLC系統的延伸部分,在輔助設備的控制中將直接明顯地體現其經濟效益。還因為現場總線和PLC的制造商間關系密切,如Contr01.Net、ProfiBus等本身就是由PLC的主要生產供貨商支持開發。
由于電廠現場的環境惡劣,溫度高、灰塵多、濕度變化大,因此現場總線在電廠應用,首先要解決的是自身質量。
4.輔助車間(系統)集控將得到全面推廣
隨著發電廠對減員增效的要求和運行人員整體素質的提高,輔助車間(系統)通過輔控網集控將會得到進一步全面推廣。但在實施過程中,目前要解決好以下問題:
(1)輔控系統I/O點數量大(浙江寧海電廠已達到10000點),各輔助車間物理位置分散,存在遠距離通信、信號衰減和網絡干擾問題,因此監控系統主干通信網宜采用多模光纜以確保通信信號的可靠性。
(2)各輔助控制系統采用不同的控制設備,控制系統的通信接口協議不同,甚至不同的物理接口,因此須解決網絡通信協議的轉換問題,選型時應事先規定好各系統間的接口連接協議。
(3)各個輔助車間的控制系統為不同的廠商供貨,由于使用的軟件不同,其操作員站的人機界面很有可能不一致。因此選型時應注意上位機軟件,設計統一的人機界面,采用統一的風格及操作方式,以便方便各系統畫面接入BOP網絡。
輔助車間集控系統能否實現設計目標,除了自身的技術以外,很大程度上取決于輔助系統本身的自動投入情況。因此高可靠性的執行機構、動作靈活可靠的限位開關、智能化的變送器將會得到應用。

責任編輯:電力交易小郭
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