热工自动化系统范文第1篇
摘要：随着社会用电的规模化发展，电厂中落实了热工自动化技术的应用，维护电厂运营的稳定性，消除电厂中潜在的安全隐患。电厂运行中的热工自动化技术，深化了控制、智能等理论思想，推进了电厂的自动化发展，体现了现代电厂发展的积极性。文章以电厂为研究背景，分析了热工自动化技术的应用及未来发展的趋势。
关键词：电厂；热工自动化技术；电力事业；用电质量；分散控制系统；监控管理系统 文献标识码：A
电厂是电力事业的核心结构，其对技术的要求比较高，目的是提高电厂运行的经济效益，维护社会的用电质量。热工自动化技术可以应用到电厂的多个模块中，全面辅助电厂的运行，通过热工自动化技术，加强电厂运行的控制力度。热工自动化技术的实践性比较高，而且其在电厂中具有很大的发展潜力，为电厂运营提供可靠的技术支持。
1 电厂热工自动化技术的构成
电厂中的热工自动化技术主要由两个部分构成，分别是分散控制系统和监控管理系统，结合某电厂中对热工自动化技术的应用，重点分析两项构成技术。
1.1 分散控制系统
分散控制系统主要应用在局域网中，电厂处于局域的环境中，分散控制系统利用计算机，管控热工自动化技术的应用，实现多样化的功能。电厂的局域网相当于数据的控制端口，主动处理电厂中运行机组的数据。目前，热工自动化技术中的分散控制系统在火电厂中比较常用，表明分散控制系统的可发展性。
1.2 监控管理系统
监控管理系统的核心是电厂热工自动化技术中的DCS，确保DCS能够准确地完成数据交换。DCS在热工自动化中负责数据的处理，如采集、存储等，利用监控管理系统，可以规范DCS的运行。监控管理系统中，使用的是比较先进的管理软件，根据DCS的运行状态，随时调用运行软件，提供所需的功能。热工自动化技术中的DCS模块并没有达到成熟的状态，所以监控管理系统的运行还不完善，部分管理功能还没有实现，热工自动化技术构成中的监控管理还存在很大的发展空间。
2 电厂热工自动化技术的应用
热工自动化技术在电厂中的应用，改进了电厂传统的运行方式，具有实践性的应用特点。重点分析热工自动化技术的应用，如下：
2.1 DCS应用
DCS在电厂中，改进系统的连接方式，减少了接口的使用量，最主要的是提高电厂的运行效率，降低了电厂的维护量。DCS能够直接控制电厂的编程，借助计算机网络传输控制信息，既可以检测电厂系统的运行状态，又可以提供操作的控制指令，实现分布式的控制应用。DCS是热工自动化技术的典型代表，其可检测电厂的整个发电系统，合理控制设备的运行。DCS在电厂中，朝向一体化的方向进步，取消了冗余系统，加快了信息传输的速度，由此还能提高DCS系统本身的性能，满足电厂高效发展的需求。
2.2 辅助系统中的应用
电厂项目的规模较大，包含复杂的模块，为了保障电厂的稳定性，需要配备大量的物资，特别是辅助系统的建设，保障电厂的正常运行。辅助系统的消耗比较大，电厂将热工自动化技术应用到辅助系统内，用于管控辅助系统的消耗。例如：某电厂中，统计2年内电厂的消耗，其中辅助系统的消耗占比高达50%，加重了电厂运行的成本负担，该电厂采取热工自动化技术应用，提高辅助系统自动化的控制能力，热工自动化技术可以取代部分人工操作，转型为机器操作，促进辅助系统的自动化发展，降低了辅助系统中的物资投入，热工自动化技术投运半年内，成本投资下降了13.8%，表明热工自动化技术具有节能、降耗的作用。
2.3 热工自动控制应用
电厂建设的规模不断扩大，对热工自动技术的要求越来越高，强调了热工自动控制的实践意义。以某火电厂为例，分析热工自动控制的应用。该火电厂的装机容量非常大，要求热工自动控制必须达到相关的精度，便于提供稳定性的技术控制。该火电厂根据热工自动控制的要求，融入计算机技术和相关理论，加强热工自动化的控制力度。该火电厂热工自动化控制中，使用的是PID控制技术，在此基础上引入模糊控制，配合PID控制技术的应用，PID控制技术在该火电厂内，既可以控制复杂的过程参数，如耦合、时变，又可以发挥模糊控制的优势，解决参数处理中的缺陷问题，促使该火电厂的热工自动控制能够进入到高精度的装量，维护火电厂的稳定运行。
2.4 过程控制中的应用
过程控制是指热工自动化技术在电厂生产过程中的应用。电厂生产过程中，需要准确地控制温度、压力等多项过程因素，所以采用热工自动化中的智能控制技术，同时控制多项过程因素，实现过程的优化控制。因为电厂生产过程中，很容易出现资源消耗，增加电厂运行的负担，而热工自动化技术对生产过程的控制具有智能化的特点，减轻过程控制的压力，按照电厂运行状态的需求，分配热工自动化技术在过程控制中的应用，使用状态预测的方法，智能管理电厂生产过程，保障电厂的生产效益。
3 电厂热工自动化技术的发展
热工自动化技术是电厂运营中的主要技术，全面维护电厂的运行效率，提供有效的控制方式，进而促进电厂朝向智能化、自动化的方向发展。根据热工自动化技术在电厂中的应用，分析热工自动化技术的未来发展。
3.1 自律分布式发展
自律分布式系统是电厂热工自动化技术的发展趋势，此类系统可以实现协调与控制的同步进行，有目的地控制电厂的运行。自律分布式应用能够根据电厂的运行状态，自主调节热工自动化技术的工作任务，提升电厂的运行水平。由于自律分布式系统的控制难度大，影响了电厂信息的交互，所以自律分布式系统在电厂热工自动化技术中，仍旧处于研究和待发展的状态。
3.2 引入过程控制仪表
电厂热工自动化技术对仪表提出了新的要求，利用过程控制仪表取代传统仪表，促使电厂仪表具备智能执行的特点。过程控制仪表应用到智能设备中，按照电厂热工自动化技术过程控制的状态，先设计过程控制仪表的应用理论，再安排实践应用。过程控制仪表自身的优点明显，废弃后不会造成任何污染，而且具有高效的使用标准，所以热工自动化技术在未来发展中，重点研究过程控制仪表，促使其投入到电厂热工自动化技术中。
3.3 支援系统的运行
支援系统的应用发展目的是辅助热工自动化技术监控电厂运行，在保障电厂运行效率的同时，缓解电厂的运行压力，解决电厂机组中的运行与安全问题，强化热工自动化技术评估与判断的能力。
4 结语
热工自动化技术在电厂中的应用，降低了电厂的投资成本，提供了准确的控制方法，加快了电厂的发展速度。热工自动化技术的应用优势较为明显，其在电厂中具有良好的发展条件，综合提高电厂的运行能力。根据电厂运行的需求，推进热工自动化技术的发展，规范热工自动化技术在未来电厂运营中的应用，最大化地提高电厂的经济效益。
参考文献
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作者简介：王磊（1983-），男，安徽淮北人，机械工业第一设计研究院工程师，硕士，研究方向：工程设计。
（责任编辑：陈 倩）
热工自动化系统范文第2篇
热工保护系统是电厂发电机组不可或缺的重要系统, 热工保护的稳定与可靠对提高机组主辅设备的可靠性和安全性有着重要的作用。热工保护系统的功能就是在发电机组的主辅设备出现参数异常的时候, 作出正确的判断, 并通过对自动紧急联动设备的控制及时采取措施对设备加以保护, 从而降低机组和设备的故障波及范围, 避免重大事故和设备的损毁。随着热工自动化的实现, 其保护技术也随之实现自动化控制, 但是在主辅设备正常运行的时候, 保护系统如果因为自身的故障而对联动设备进行错误操控, 造成设备停机, 此种情况为保护误动, 也会对系统造成不必要的损失。而另一种情况是主辅设备出现故障而保护系统没有作出动作进行保护, 即为误动, 此种情况将导致故障范围扩大而造成重大的事故和经济损失。这两种情况在热工自动化控制系统中都是不允许发生的情况。
目前, 发电机组的容量不断增加而参数也随之提高, 热工自动化的程度也随之提高, 优势是伴随着DCS分散控制系统的出现和广泛应用, 其凭借着强大的功能为机组提供了更加安全、可靠、经济的运行环境。但是因为参与保护的热工参数也随着机组容量而不断复杂起来, 发生机组或者设备误动和拒动的几率也就不断增加, 因此在热工自动化的过程中应对保护意识进行提高, 并采取必要的措施对保护系统进行完善, 从而提高可靠性减少直至消除DCS系统失灵和热工系统误动、拒动是具有十分重要的现实意义的。
2 电厂热工自动化运行的概况分析
2.1 热工自动化系统复杂性提高
热工自动化程度的提高, 其管理和控制的范围逐步增加, 引起其复杂性也随之增加。同时故障的离散性也随之变得复杂起来。使得组成控制系统的控制逻辑设计、保护信号取样措施;控制系统、测量、执行保护设备、供电系统、热控设备的工作环境监控;系统的设计、安装、调试、运行、维护、检修等都变得日趋复杂。而其中无论哪一环出现问题都会导致整个自动化系统安全和稳定受到影响。一旦出现故障就会引发热工保护系统出现误动和机组跳闸, 从而对电厂的经济安全性产生影响。
2.2 自动化系统还存在缺陷
从目前的技术水平看, 热工系统的设计方面的科学性、稳定性;控制逻辑的条件设计的合理性和系统完善程度;保护信号的取信方式和设备配置;保护连锁信号的各种参数设定;系统安装调试和维护的针对性和质量;热工技术监督和管理水平等方面都存在着一定的不足, 从而就会引发热工保护系统出现不必要的误动而导致生产事故。随着电厂建设速度和规模的增加, 电厂的运行成本会随之增加, 发电企业面临的市场和运行风险也就会增加。因此在保证机组运行方面就需要更加完善而可靠的运行控制系统来提高电厂自动化程度, 同时提高经济性和安全性, 因此提高效率降低能耗是自动控制的最终目标, 系统缺陷显然不利于此种需求的实现。
2.3 热工控制的评估指标欠缺
电力企业的管理方向是集约化和管理的扁平化, 为了在市场中获得更好的经济效益, 电厂在提高发电量的同时也意识到对生产自动化程度的提高, 以此降低人员数量、提高生产效率。同时在系统维护中聘请更加专业的检修企业承包维护维修业务, 以此作为设备维护的主要形式。从这个角度看, 对热工自动化系统的检修、维护、运行质量保证等维护质量的评估就缺乏一定的标准。
3 完善热工保护的思路和具体措施
3.1 做好调试
在设备完成安装的时候, 应对整体进行全面的调试, 并做好记录。具体就是针对重要的硬件设备进行跟踪记录。热工保护系统的安全运行实际上需要保护意识的提高, 其系统的可靠性与硬件情况是不可分的, 所以必须对系统硬件运行的情况进行记录, 尤其是保护出口卡的情况, 通常每一次保护投入运行应对此设备进行校验, 确认合格。但是实际工作中往往会出现合格的元件出现误动事故, 这是因为热控设备的电子元气件运行的环境要求比较苛刻, 一旦出现安装或者无效产品保护都会造成故障。因此在设备调试的过程中就应当做好记录, 严格的跟踪保护系统校验的每一个环节, 保证系统可靠。
3.2 设计中采用冗余思路
在系统设计的过程中应充分的考虑到电厂的发展, 即采用冗余的设计思路对电厂的自动控制系统进行设计。尤其是对保护系统, 对一些保护执行设备的动作电源也应当采取控制。对一些重要的热工信号也应当采用冗余设计, 并对来自与同一个取样点的信号进行有效的监控和判断, 同一个参数对应的多个重要的取样点应当进行合理的分散设计, 利用多个卡件进行功能分散, 以防止一个卡件故障就导致整个系统失灵, 从而提高其可靠性。较为重要的就地取样孔应尽量采用多采集点相互独立的方法进行取样, 以此提高系统的可靠性, 同时不同的参数来自不同的采集点也方便了维护。总之需要从分采样数据的冗余性, 利用分散控制和采集来软化系统控制的局限性, 以此提高保护的可靠性。
3.3 利用优质元件
在系统设计和构建过程中, 应当尽量采用成熟的技术和元件来完成系统的搭建。因为随着热控系统的复杂性提高, 对热控元件的可靠性要求也就越高。因此成熟的技术和应用反馈较好的元件是可以满足DCS系统整体可靠性需求的。因为成熟的技术和元件其性能已经通过了实践的检验, 而且也保证了系统维护的便捷性。切忌在设计和安装过程中为了简约投资而丧失质量意识, 应在合理的经济性评估基础上采用最佳的技术和设备, 以期最大限度的提高DCS系统的可靠性和保护系统的安全。
3.4 其他措施
另外, 在实践中还要通过:提高DCS系统的硬件和软件质量和自我诊断的能力保证安全;将设计、施工、调试、检修等环境整合起来, 实现全过程管理;保证电子间的环境安全;改善热工就地设备的工作环境, 对接线盒进行防雨、防潮、防腐蚀, 原理热源、辐射、微波等, 就地设备尽量安装在仪表柜内, 必要时应对取样设备进行额外的防护。
4 结语
电厂的热工自动化是提高生产效率的重要控制系统, 为了避免其出现误动而造成不必要的损失, 必须增强对其的保护措施和意识。并且通过各种管理和技术措施对其设计、安装、调试、维护进行全面的管理和监控, 在保证系统的经济性同时最大限度的保证其可靠, 这才是重视保护意识的关键和目的。
摘要：电厂热工的自动控制, 可以保证系统的正常运行, 而保护系统则可以在故障初期对整个系统采取必要的限制和关停, 以此保护电厂重要设备的安全。所以自动化过程中的保护意识是不可或缺的重要管理思想。
关键词：热工保护,发展现实,保护措施
参考文献
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[2] 侯子良, 侯云浩.火电厂热工自动化安全技术配置若干指导思想[J].中国电力, 2007 (5) .
热工自动化系统范文第3篇
1. 电厂热工仪表自动化概念
在电厂的实际运营和生产过程中,有一套完整的自动化控制系统和现场数据采集的仪表体系,来完成发电过程中的数据测量采集、自动化控制、发出警报和信息处理等工作内容。电厂生产过程自动化,采用以微处理器为基础的集散控制系统DCS,作为生产过程自动化领域的计算机控制系统,并将各个系统控制过程通过DCS实现。
电厂热工仪表自动化技术能够极大地提高电厂生产中的设备稳定性和安全性,使工作人员的工作强度减少,工作更加便捷和迅速,是实现电厂进行大规模发电生产的重要基础。
2. 系统的自动化控制
电厂自动化控制是热工仪表自动化系统中最重要的一部分,也是电厂在生产发电中进行自动调节和稳定运行的关键。电厂自动控制能够分析机组运行过程中存在的种种问题,并进行自动化操作控制,有利于节省时间和人力物力,提高电厂的生产经营利润最大化,促进电厂的发展。另外,系统的自动化控制一般都有自动调节功能键,在电厂实际生产过程中根据各项设备的运行状态不同,自动调节相应的设备运转,从而使得整体设备和发电系统能够在不同的状态下稳定运转,达到最佳的生产状态和效果。当前电厂的自动化控制和调节系统普遍进入稳定期,但是由于在运行过程中会出现各种不同的情况,设备也会偶发故障影响自动化控制系统运转,因此继续加强自动化控制和调节系统的技术优化,能够更加有效的提升发电设备系统的稳定性和安全性。
3. 系统的自动化检测
电厂热工仪表自动化还能够在电厂发电系统工作生产中发挥出有效的监督作用,自动化检测系统能够针对生产过程中的各种设备参数进行测量、收集和反馈,呈现在监管人员的终端,从而使工作人员能够通过各项参数所体现的物理量和化学量进行判断,查看发电设备和系统运转是否正常,有没有安全隐患等等。在检测过程中一般会涉及到温度、压强、电压等多种参数内容,这些参数能够从侧面反映电厂机组的运行状态,并且可以根据参数对电厂的经济效益和事故安全隐患进行预测。
4. 自动保护系统和顺序控制
电厂热工仪表自动化还能够有效提供保护系统和顺序控制功能,这些自动化系统能够有效保护发电生产过程中的安全。当自动保护系统进行工作时,能够对设备的运行状态进行调节和停止,比如热工参数已经超出了参数范围,不能满足生产需求时,就会自动发出警报和相应的操作,自动采取必要的措施对相关事故范围进行控制和保护,防止影响范围扩大。
另外,为了使热工仪表自动化系统能够按照实际情况顺利运行,我们还可以通过设定不同的程序对自动化控制系统的启用进行时间控制。这样一来,自动化控制系统能够在不同的部位根据不同的时间顺序进行操作和反馈。做好顺序控制程序的使用,能够在发电机组的启停和事故的处理方面有十分优秀的保护和控制作用。值得注意的是,顺序控制过程中需要设定与受控制设备实际情况相符的程序时间,确保生产流程之间的协调和稳定。
二、电厂热工仪表自动化设备安装
1. 设备和表盘的安装与检测
电厂热工仪表自动化设备的安装是关乎到后期使用和实际运转状态的关键,因此在热工仪表自动化设备安装过程中一定要遵守安装规范进行安装。首先需要了解熟悉各部分的实际功能,明确施工现场中存在的设备种类和数量,做好仪表的安装工作。在实际安装过程中,还应当进行测试和矫正,确定设备能够正常发挥作用,其质量和性能有一定的保障之后,再进行安装。对于一些信号指示仪表来说,需要利用定值测试的方式进行检测,当信号仪器满足设备机组在运转中的实际需求时,才能确定安装。安装中要做好工艺的监督和管理,对于一些由于外部环境带来的安装困难,则需要及时汇报进行讨论和改进,从而确保安装的质量和水准。
2. 管线铺设和配线安装
自动化仪表的管线铺设和配线的安装是设备安装过程中的重点,只有线路安装正常,做好足够的防护和合理的搭配,才能够保障自动化仪表各项设备的正常运转。在铺设过程中,应当对信号、电源和测量设备等各项能进行管理,使安装工作与施工现场的实际情况能够紧密结合,提高安装施工的工作效率,避免出现安装问题而导致返工现象。对管线铺设安装应当对管线设备进行检查和维护,选择合适的设备安装点,确保周围没有磁场干扰,提高仪表的精准程度。其中配线安装是管线铺设中十分重要的细节过程,在接线过程中应当保障线路的完整性和稳定性,避免出现线路问题导致的失火、烧断等现象,提高线路使用寿命。
3. 管路清理和仪表测试
管路清理和仪表测试是热工仪表自动化设备安装之后,投入正式使用之前必须经过的一个过程。通过管路的清理和仪表的测试能够有效的观察数据反馈的时效性和准确度,使得设备运行的可靠程度大大加强。对于高温、高压情况下的热工仪表自动化设备还应当进行单独的试温试压测试,确保单体设备的稳定性和正常运转情况,保障自动化控制系统的完整。
4. 协调控制CCS控制系统
作为整个电厂的整体协调控制,是整合协调所有分系统的功能。CCS系统投入后,理论上是实现免职守,当机组投入AGC负荷由地调或者省调控制,发电机组通过协调控制系统实现跟踪调整。CCS系统构成有以下几个部分组成,以达到顺利控制和运行目的。
三、电厂热工仪表自动化故障原因及对策
1. 热工仪表故障的原因
当发现热工仪表可能出现了一定的错误或故障时,应当对故障后的数据进行仔细分析,对比之前正常运转的数据发现其中问题的可能原因。在设备使用开始钱,对设备运行中仪表的工作稳定程度、工作方案和自动化控制目的进行仔细的分析和比较。在系统正常运转过程中应当对仪表的读数和运转状态和数据进行实时记录,形成有效的文字资料和档案记录。当设备发现存在故障时,应当从机组负荷、原料等方面进行分析和调查,发现其中存在的变化,查找是否是因为这些变化导致了热工仪表出现了问题,然后对仪表进行重新检测和使用,查看是否已经完全损坏,如果损坏,还应当对仪表进行重新的更换。
2. 热工仪表故障参数的分析
在火力发电厂进行大规模生产的时候,由于属于火力发电,各方面的数据包括温度、压力和电压等方面的参数都不是一成不变的,往往存在各种不稳定的因素,从而导致热工仪表面临着多种多样的情况和状态。在进行热工仪表的检测过程中,如果数据出现了十分剧烈的变化,应当对热工仪表设备进行一定的检查,有可能是热工仪表设备出现了问题。因此,在进行热工仪表的测试和故障分析过程中,应当仪表参数的变化作为重要的分析依据。
在故障发生之前,热工仪表的参数形成的数据曲线往往处在一种波动但是可控的状态,当故障发生之后,仪表读数的曲线往往呈现一种极度无序状态。这时可以通过手动操作对仪表设备进行控制,查看是否能够恢复正常,如果还是不能正常运转,那么很有可能是系统工艺原因造成的,如果出现了死线的情况,这些故障就可能是系统仪表资源的问题。另外,故障的发生原因还包括的DCS仪表设备的异常工作,设备维护人员应当在工作中对仪表所显示的数据进行密切的观察和分析,对可能存在的情况进行预估,如果仪表数值出现了较大的差距,那么就很有可能是因为仪表系统出现了某些问题和故障。
电厂热工自动化仪表设备在运行过程中出现一些故障在所难免,毕竟外部环境并非一成不变,在外部环境的影响之下,仪表长时间使用过程中难免会产生一些这样那样的问题。对于这些问题的出现,预防工作和措施要准备得当,在设备运转过程中应当密切注意其中存在的变化和不正常参数,及时进行记录和修改,从而发现异常情况的形成原因,制定出科学合理的处理方法进行处理,确保热工自动化仪表设备运转的正常和顺利,从而使电厂发电机组运行的稳定有较好的保障。
四、结束语
总而言之,随着当前科学技术的发展,热工仪表自动化设备的使用和发展已经成为了主流趋势,尤其是随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提升,对于用电需求不断增大,因此电厂为了增加经济效益和生产效率,加快了自动化建设的步伐,这也使得热工仪表自动化设备有了较快的发展。热工仪表自动化技术在提高电厂机组的工作稳定性和运行效率方面发挥了重要的辅助作用,也推动了电厂经济效益的不断提升,为人们带来更加廉价、清洁的电力能源。
摘要：随着我国社会经济的不断发展和城市化进程的加快,生产用电和居民用电需求不断加大,对于电厂带来了较大的压力。其中热工仪表自动化是电厂中十分重要的设备组成内容,在实际电厂生产和运营过程中起到了重要的调节作用,有利于电厂设备的可靠性和稳定运转,对于提高电厂的工作效率大有裨益。本文将针对电厂热工仪表自动化进行分析,并结合笔者多年工作经验谈谈热工仪表自动化如何进行设计来对电厂设备进行检测和调节。
关键词：电厂,热工仪表,自动化分析
参考文献
[1] 杜亮.电力系统中热工仪表自动化的安装运行要点分析[J].中国设备工程,2018(03):126-127.
[2] 胡利锋,何晓霞.关于电厂热工仪表自动化的分析[J].科技创新与应用,2015(36):115.
热工自动化系统范文第4篇
1 火电厂热工自动化的现状
在我国300MW以上的火电机组, 较多采用的是DCS, 其在运行上主要具备安全性和经济性。基于PC和DCS的出现, 并且基于WINDOWS平台的可视化软件, 在极大程度上有利于运行人员进行有效的操作。此外, 由于DCS和PLC之间的界限日益模糊这也使得许多的PLC都带有通讯接口, 这样就有利于DCS的连入。在信息化的管理中, 可以将DCS中所运行的参数和实时数据、历史数据一起送入到全厂的MIS系统中去, 以此来实现数据的二次加工和共享。近两年来, 一些机组已经将电气单元也纳入到了DCS, 也取得了不错的效果。在我国300MW及以下火电机组大约在500多台左右但是所采用的还是以前传统的常规模拟仪表和DDZ-Ⅱ、MZ-Ⅲ、TF-900等老式控制装置, 这些装置普遍存在故障多、煤耗量大和自动投入率较低的情况, 常常会造成仪表的准确性差和保护动作正确率较低。目前, 各火电厂也相继采取了一些措施, 希望能够完善机组, 使主辅设备的性能得到有效的提高。
2 热工自动化系统的构成
2.1 DCS系统
把单元机组电气发变组和高、低压厂用的电源系统都纳入到DCS的监控中去, 并且烟气脱硝系统及汽机旁路系统的监控也纳入到机组DCS中去。可以在两台机组的DCS中间设置一个公用的网络, 与两台机组DCS的数据总线通过网桥联接厂用电公用系统、空压机房、燃油泵房等公用系统, 从而接入DCS公用网络。公用网络可以根据DCS供货商的经验, 来单独设置操作员站, 或者通过单元机组的操作员来对公用系统进行有效的监控。
2.2 辅助系统集中监控网络
所谓辅助系统的监控网络, 主要是采用可编程的控制器PLC+交换机+人机接口的方式, 来在一定程度上满足调试、安装和初期运行过渡的要求, 并且按照“水、煤、灰”这三个点来设置调试的终端, 随着各种辅助系统的运行, 监控系统就逐渐由地系的监控变成控制室的集中监控, 实现全自动的监控系统。
2.3 烟气脱硫系统
烟气脱硫系统的控制点, 主要根据工程的具体情况和业主的管理模式的喜好来决定, 可以和除灰系统合并设置在电除尘控制室或除灰控制室, 或与输煤系统合并设置控制室。烟气脱硫控制系统主要采用的是PLC和FGD2DCS来进行实现的, 通过FGD2DCS/PLC的LCD及其键盘, 并运用地监视和控制实现脱硫系统设备的启、停和正常运行时的监控。烟气脱硫系统的监视、报警等都是通过机组和硬接线盒机组DCS进行有效的连接, 从而保证了机组能够正常的运行。
3 火电厂热工自动化新进展
3.1 电气控制正纳入DC S
近两年, 随着火电厂逐渐采用分散的控制系统DCS以后, 使得汽轮机和锅炉的控制水平也得到了有效的提高, 但是作为单元机组内一个重要的组成部分, 发电机变电器组合厂用电系统的控制, 仍然还是使用过去传统的控制方式, 在控制盘台上装设很多的模拟仪表光字牌和开关按钮, 这样就造成了一个控制室内和汽轮机和锅炉的DCS控制形成一种不协调, 这会严重影响到火电厂自动化的水平的质量。电器控制被纳入到DCS的范围中, 主要是为主厂房内的厂用电系统和发电机系统。
3.2 新的控制和保护策略
随着计算机技术的不断发展, 利用计算机技术和现代的控制方法, 可以在一定程度上尽快减少依靠和建立被控对象的模型, 可以由控制系统来有效的调节参数, 例如黑箱控制器、自整定控制器和自适应控制器等, 这些控制器对于一些在常规情况下较难控制的系统起着至关重要的作用, 而且普遍都取得较好的控制效果。例如电站的主汽控制系统中应用的状态变量观测器和模糊控制器等, 利用计算机控制技术, 可以准确检测出系统在存在的故障, 并及时的进行处理, 避免设备出现隐患, 主要采取的是系统冗余和容错控制技术等, 这些技术可以主动自动限制故障的范围, 并起到主动性保护的措施, 使整个系统能够正常的运行和工作, 现代控制和保护策略是在借助计算机支持的基础上, 将电站的控制系统广泛的应用开来, 许多的人工智能、专家系统和免维护的计算机控制系统能够为火电机组的控制和保护水平提供较为有力的技术支持。
3.3 智能控制应用增多
模糊控制的应用语言变量, 主要是把人们的操作经验总结成若干个条件语句, 并且建立相应的模糊关系, 以此来进行模糊逻辑的推理, 实现对复杂对象的控制。模糊控制室把人们的操作经验总结成许多的语言变量, 从而建立模糊的关系, 实现模糊逻辑推理, 对复杂对象进行有效的控制。除此之外, 神经网络也是一个具备较强的非线性函数逼近和非线性映射能力, 它能够及时的使信息处理具备自学习、自组织的特点, 为处理锅炉控制中的非线性建模和非线性控制提供了强有力的工具。
4 火电厂热工自动化的展望
在很长一段时间内, DCS和PLC仍然是火电厂新机组安装和老机组改造中较为重要的首选, 并且电气的部分将会被广泛的纳入到DCS中去, 以此来有效的实现炉机电DCS一体化的监控。此外, 现场的设备也会继续向数字化、微型化合智能化的方向发展, 并且由控制室逐渐向自动化和智能化的舱式靠近, 从而为FCS取代DCS做好基本准备。根据计算机监控系统的热工仪表测量新理论和智能控制的理论的大量涌现, 使得火电厂热工自动化在实用化方面取得了良好的进展。
5 结语
综上所述, 自动化技术是目前发展最快, 最具备生命力的技术, 作为火电厂热工自动化的技术人员应该不断的提高自己的业务水平, 并且随时关注国内外自动化的进展情况, 从而为提高我国火电厂热工自动化水平贡献一份力量。
摘要：文章从国内自动化技术和在火电厂工程中的应用情况来看, 探讨了火电厂热工自动化的现状, 并总结了未来火电厂热工自动化的进展情况。
关键词：火电厂,热工自动化,现状,进展
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, 2005 (8) .
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热工自动化系统范文第5篇
李宏文
摘要：本文以某大型环保能源集团的一个垃圾焚烧发电厂为例，阐述了垃圾焚烧发电厂控制特点、方案策略、控制手段及控制系统选择与优化。
关键词：垃圾发电，热工控制方案，选择与优化。
垃圾焚烧发电在国内经过十几年的发展，经过引进国外先进设备，消化吸收国外先进技术，形成适应我国垃圾成分特点的相应技术，并开发出有效的分散集约化控制系统。
根据工程的可行性研究、环境影响报告书、初步设计和施工图设计，分析垃圾焚烧发电的热工控制系统。
一、.工程概述
垃圾焚烧发电项目一期工程由两条原生垃圾焚烧线和二套汽轮机发电机组以及辅助公用系统组成。
原生垃圾焚烧，主要工艺设备为两台日处理量350t/d 马丁式逆、顺推(两段)炉排，单锅筒自然循环垃圾焚烧余热锅炉，蒸发量22t/h、过热器出口温度400℃、压力4.0MPa，两套烟气净化处理系统。两套额定电压10.5KV功率7500KW，进汽压力3.8Mpa进气温度395℃的汽轮机发电机组。
发电机组年发电量 12000 万度。
垃圾电厂的机组装机容量都比较小，垃圾焚烧发电厂的控制系统与常规小型燃煤火力发电厂基本一样，由于垃圾发电厂的自动化程度要求高于小型燃煤火力发电厂，从控制方式、控制手段和控制规模上讲，可以说是还要复杂一些。
由于垃圾成分复杂、受季节变化影响其热值和含水率变化较大，基本是每一次投料的垃圾成分都不一样，就对稳定焚烧控制系统有较高的要求。
二、垃圾焚烧发电对热工自动化的控制要求
1、每天焚烧处理的垃圾量，必须充分燃烧;通过燃烧控制使余热锅炉蒸发量稳定在额定值范围内;必须保证炉膛的温度在850℃以上，必须保证二恶英的分解时间2S;烟气通过烟气净化处理设备，脱硫-脱销-去除有害气体(二恶英类)-除尘，控制烟气排放指标参数在国家标准规定值以下;并优化焚烧控制减低单耗(耗电量、耗水量)提高产汽量;做到保证排放标准的前提下提高发电量。
2、保证垃圾焚烧生产线工艺设备对热工自动化控制系统的要求，确保工艺设备能够安全、可靠稳定的运行。在保证经济合理性的前提下，遵照先进适用的原则，尽量采用先进的技术、质量可靠的设备，并适宜地提高自动化水平。
3、热控专业包括热工检测、热工报警、热工保护、热工控制等部分，尽量采用标准设计、典型设计和通用设计。
三、垃圾焚烧发电监控系统的构成
本工程以和利时MACS V为核心构成 DCS控制系统，完成对两条焚烧线和两套汽轮发电机组及其辅助公用系统和热力系统的监控，为二期设备预留相应的通道和容量。和利时MACS V DCS 控制系统由服务器站、现场控制站、工程师站、操作员站、冗余通讯网络、现场仪表等成。
本一期工程配置5个现场I/O控制站，均配置有一对高性能、大容量的冗余主控单元(一台主控单元可控制多达2048点数字量和模拟量，34M内存)，在通过冗余100M工业以太网与操作站间构成一个可靠的实时控制网络的同时，又具备各自独立的控制功能(每对冗余的主控单元分别控制和管理各自的输入输出模块)，加上每个现场I/O站内的各卡件都是独立的1：1冗余供电，所以系统的可靠性特别高(系统危险性降到最低)。
另外，本系统远程I/O(控制)机柜，由于是采用防腐、防尘、防雨、微正压设计，加上本系统的控制层采用Profibus DP总线方式结构，所以将I/O站放在I/O点比较集中的现场，也可以放在集中控制室内(每个站可以根据需要带远程扩展柜)，这样不仅可以大大降低成本(可以节省大量信号电缆和减少工程量)，还可以提高系统信号的抗干扰能力。
1、监控系统的功能 1.1数据采集系统(DAS) 1.1.1图形显示功能：包括回路操作显示，分组显示，棒状图显示，趋势显示， 工艺流程图显示等等。
1.1.2报警管理：报警显示，可按报警时间，报警优先级，报警区域，报警类型来管理所有报警。报警包括工艺参数越限报警、控制设备故障报警、控制系统自诊断故障报警等。
1.1.3制表记录：包括操作工艺设备的记录与定期记录，事故追忆记录， 联锁动作的记录，事故顺序(SOE)记录，跳闸记录等。
1.1.4历史数据存储和检索、性能计算、指导信息、管理报告。 1.2模拟量控制系统(MCS) 模拟量控制系统能满足焚烧炉、锅炉和汽机及其辅助系统安全可靠、稳定高效运行。在系统故障时，自动地将系统无扰动地从“自动”方式切换 为“手动”方式。 1.3 顺序控制系统(SCS) 以程序控制为基础，对下列系统进行顺序控制，焚烧炉联锁控制、焚烧炉炉排的控制、出渣系统控制、锅炉吹灰器和布袋除尘器反吹程序控制，汽机联锁保护等。 1.4 开环控制和联锁控制系统
对于泵阀联锁、泵泵联锁、各个水池液位控制泵启停、等需要开环控制、联锁控制。 2.监控系统的构成 2.1 现场控制站
控制站由主控单元控制器、模拟量输入输出卡件、数字量输入输出卡件、网络通讯等单元构成。 为了确保焚烧线和汽轮发电机组更安全可靠运行，尽量减少停炉停机，控制站采用双机热备结构。 其中一台为主控单元，另一台为后备主控单元，它随时准备在主控单元出现故障时代替主控单元来继续对 I/O 进行控制。
通讯系统为双网冗余，部分重要输入、输出冗余配置，参与保护的参数实现三取二信号输入确保系统安全可靠，三取二配置的I/O要接入不同的I/O卡件上。
每条焚烧线(焚烧余热锅炉)各设一个现场控制站，汽机各设一个现场控制站，公用辅助系统设一个现场控制站，1对冗余的服务器，各个站之间1:1冗余以100M工业以太网。 2.2 操作员站
由工业级控制机与人机接口LCD、操作台、打印机。 DCS 系统共提供6台全功能操作员站2台炉各1套、2台机各1套，值长台1套布置在集中控室内。提供1台工程师站布置在工程师站，各个站之间1:1冗余以100M工业以太网。
台操作站、工程师站平时各自完成所控的对象，在特殊需要时通过密码身份的切换可完全对等，互为备用，只要任意一台操作员站正常，即可完成全功能操作，此外，在特殊情况下，也可通过身份密码和权限的切换，实现操作员站和工程师站的切换。 2.3 打印机
控制系统设两个网络打印机，一台黑白A3激光打印机(用于报表打印)，一台彩色A3激光打印机(用于事件、报警、图形等打印)安放在工程师站内。 2.4 GPS脉冲时钟装置
2.4.1 GPS时钟装置包括天线、接受器、整套装置内部设备之间及GPS装置至DCS系统的连接。 2.4.2 装置的时钟输出信号精度至少为1uS，GPS与DCS之间每秒进行一次时钟同步。
2.4.3 GPS时钟装置提供至少8路时钟信号输出通道，能支持以下可选的接口形式：IRIGB(调制或非调制)、1PPS、RS-2
32、RS422/48
5、NTP(10 Base-T以太网接口)。
2.4.4 当GPS时钟装置的实时时钟无法跟踪GPS时，装置提供继电器输出接点输出进行报警。 2.4.5所供GPS时钟装置提供一路输出信号给电气监控系统，并满足电气监控系统时钟精度需求，达到统一全厂控制系统的时钟。 2.5电源
2.5.1和利时电源柜内配置冗余电源切换装置和回路保护设备，二路电源中的一路来自不停电电源(UPS)，另一路来自厂用电源，并用这二路电源在机柜内馈电给DCS现场控制站、服务器机柜、操作员站和工程师站(正常使用UPS电源)。
2.5.2和利时控制柜内的二套冗余直流电源，并这二套直流电源都具有足够的容量和适当的电压，能满足设备负载的要求。
2.5.3 任一路电源故障都报警，二路冗余电源自动切换，以保证任何一路电源的故障均不会导致系统的任一部分失电。 3.监控系统可靠性措施
3.1 控制站具有分散性首先控制站在地理位置上是分散布置的， 其次控制站所实现的如数据采集、过程控制等按功能进行分散，也就意味着整个控制系统的危险性分散。 3.2 冗余配置
3.2.1DCS系统服务器冗余配置
3.2.2控制站主控单元采用双机热备配置 3.2.3通讯总线双缆冗余，重要的I/O通道冗余
3.2.4 DCS网络分为服务器自操作员双网冗余、服务器与工程师站双网冗余供4个网段 3.2.5操作员站为多站互备冗余配置，其中任一操作员站有故障其它的站均能实现上位控制功能，并能冗余后备工程师站(带有有权限管理)。
3.3 锅炉和机组的重要保护和跳闸功能采用独立的多个测量通道，跳闸回路采取三取二逻辑。 3.4 对每个独立的控制对象，有投入运行的许可条件，以避免不符合条件的投运，还有动作联锁，以便在危险的运行条件下使设备联锁保护跳闸。
3.5 当主控系统发生全局性或产生大故障时，为确保机组紧急安全停机，设置独立于主控系统的紧急停机按钮。
锅炉操作台需要布置以下操作按钮：
(1) 紧急停炉(双确认双按钮，加防护罩不带指示灯);
(2) 汽包事故放水门(双按钮，开、关各一副，加防护罩带指示灯); (3) 向空排汽门(双按钮，开、关各一副，加防护罩带指示灯);
汽机操作台需要布置以下操作按钮：
(1) 紧急停机(双确认双按钮，加防护罩不带指示灯); (2) 启动交流润滑油泵(单按钮，加防护罩带指示灯); (3) 启动直流润滑油泵(单按钮，加防护罩带指示灯); (4) 开真空破坏门(单按钮，加防护罩指示灯); 电气操作台需要布置以下操作按钮：
(1) 紧急停发电机(双确认双按钮，加防护罩不带指示灯); (2) 分发电机灭磁开关(双按钮，加防护罩不带指示灯); (3) 启动消防水泵(单按钮，加防护罩指示灯); (4) 增磁、减磁(各一副按钮，加防护罩指示灯);
4、DCS监控系统通讯网络
4.1 DCS系统外部设备通讯网络设有并支持，RS323 RS422/485接口MODBUS协议、及PROFIBUS -DP现场总线、HATE协议等。
4.2 DCS与厂级监控信息系统(SIS)
4.2.1和利时DCS系统配置一台数据采集接口可以与SIS相连。数据采集接口功能由值长站完成。包括数据库、网络接口卡(冗余)、驱动程序、相关网络通讯接口功能软件包。
该接口计算机提供的服务能够让SIS系统通过该计算机访问DCS数据 ，除了这种数据采集接口功能以外该计算机可监视DCS数据，但不具有DCS系统的其它功能。
SIS系统向数据采集接口计算机请求获得数据，数据采集接口计算机接到SIS系统的请求后从DCS系统取得数据并发送给SIS系统。使得SIS系统可以方便地定义所要采集的数据并且与接口计算机实现通讯、实时地取得数据。
4.2.2 SIS系统的接入不会降低DCS的性能，如分辨率、操作响应速度、网络的负荷率等。
5、垃圾焚烧余热锅炉控制方式
垃圾焚烧炉的控制原则是按余热锅炉的蒸发量控制垃圾的投入量、炉排运动及
一、二次燃烧空气量，保证余热锅炉效率最大。当炉膛温 度<850℃时，投入辅助燃烧器，确保二恶英的分解。 垃圾焚烧余热锅炉热工控制系统主要由以下几大部分构成： 5.1、以 DCS 为核心的监控系统;
DCS系统同时提供MODBUS 和PROFIBUS-DP 两种通讯协议与控制子系统进行通讯。 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通信。 常用于智能仪表的通讯。 PROFIBUS-DP具有高速低成本，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。是一种用于自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。
可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络， 从而为实现工厂综合自动化和现场智能化提供了可行的解决方案，最大优点在于具有稳定的国际标准保证，并经实际应用验证具有普遍性，用于PLC等车间级控制系统的通讯。 5.2、焚烧炉综合燃烧控制系统(ACC)
ACC(炉排控制系统)与焚烧余热锅炉主控系统通讯通过 PLC(S7-300)实现炉排液压自动控制和接受 DCS 来的含氧量、炉膛温度和主汽流量信号，可实现自动燃烧控制。 ACC 系统与焚烧余热锅炉总控DCS 通讯采用 ProfiBus-DP 现场总线通讯。
5.2.1 在ACC就地控制柜设有操作面板，并设有切换开关,可以选择“DCS 信号接受/不接 受”,当选择“不接受”时，DCS 不能操作炉排系统所有动作，但显示仍正常。
5.2.2 当选择“DCS 信号接受时”,大部分动作都能就地(OP 面板)和主控室同时操作,以最后操作的动作为最后指令。
主要控制推料器、逆顺 推炉排的进退，料层调节、炉排冷却风机、清灰风机各风室风门的开关， 主油泵、 滤油泵和冷却油泵的启停， 还有行程和阀位的反馈显示，液压站压力、油温、油位参数和泵的状 态显示。还有相关控制变量的设定值进行设定，包括速度、时间和长短行程设定。 5.2.3 对逆推炉排、顺推炉排、推料间隔控制中的“间隔开,间隔停”料层厚度调节等时间设定设有选择开关,当选择“就地”时,DCS 不能操作;当选择“远方”时,就地不能操作，推料、逆推、顺推、出渣 DCS/PLC 选择开关是共用一个的。
5.2.4 对于少数操作不频繁的参数操作,DCS 上不设操作控制,可以就地地操作面板去操作。 5.2.5 ACC 与 DCS 系统之间有焚烧余热锅炉联锁，紧急停炉信号联锁、引风机跳闸联锁用于ACC 紧急停止，联锁保护信号采用硬接线，为无源常开触点。 5.3、启动燃烧器控制系统，辅助燃烧器控制系统;
就地综合燃烧控制系统、主控制系统上监控。 燃烧器控制逻辑由厂家进行 PLC 编程，通过硬接线方式接入DCS 系统进行控制。 实现远程和就地的燃烧器控制，在 DCS 上实现启停，油调节阀的控制， 自动控制时设有点火允许开关， 在现场的配合下， DCS 向 PLC 发出吹扫指令，吹扫完成后实现点火。
根据炉膛温度，DCS 能够自动启停辅助燃烧器，确保炉膛温度不低于 850℃。
6、烟气净化处理系统;
烟气净化控制系统采用了西门子公司的S7-300 系列PLC，可采用 profbus-DP 协议与 DCS 系统通讯，需要进入的点达到 500 多点，由于通讯的点太多，控制站的响应速度会变慢。为了避免出现这种情况，我们采取以下控制方案：
6.1烟气净化处理系统和布袋除尘控制系统配一台上位机，通过以太网与 PLC 通讯，放在中控室进行监视和操作。
组成完整独立的烟气净化系统，只需将在线监测的数据通讯到烟气净化控制系统控制和DCS监视，既减轻DCS系统负荷，又减少DCS至PLC的中间环节，直接由PLC的上位机监视和控制，分散了系统风险。
7、就地远传监视仪表和控制设备;
焚烧余热锅炉及汽轮机组的运行参数监视检测，温度、压力、流量、物位、液位、主辅系统控制各种电动门、电磁阀、电动机、执行器等控制均进入DCS 集中控制，并有状态、故障显示，运行检修、就地远程控制功能。
8、辅助车间控制系统;
8.1化学水处理控制系统由一台 PLC 控制站和一台上位机组成，化水系统是一个完整独立的控制系统，余热锅炉和汽轮机组的汽水取样在线检测数据，通讯至化学水处理系统和主控DCS 监视，方便运行人员及时了解汽水指标参数。
8.2污水处理控制系统由一台 PLC 控制站和一台上位机组成，是一套完整独立的控制系统，只将必要的监视控制通过profbus-DP 协议通讯到DCS监控。
8.3也可将化水和污水的两台上位机可通过交换机组成一个对等的工业以太网络(通讯协议为 TCP/IP)，实现操作站和工程师站的互备，通过 ProfiBus-DP 协议与 DCS 系统进行通讯，监视必要的运行参数。
8.4空压机站控制系统，通过 MODBUS 协议与 DCS 系统通讯，监视空压机的运行状态，通过硬接线方式，实现在 DCS 上的控制操作。
8.6飞灰固化控制系统，定期运行操作,DCS不设控制监测,由就地控制操作。
9、微机型电气综合测控保护系统(微机保护);
微机型电气综合测控保护系统，是发电厂电气监测、保护、控制的一套完整独立电气保护测控系统，具有高安全性、可靠性、稳定性。执行电力规范标准。
本工程采用许继CCZ8000微机保护系统，配置WBF-821A和WFB-822A发电机主保护和后备保护、WBH-821和WBH-822主变主保护和主变后备保护、WXH-823线路保护、WJE-821故障解列装置、WXH-800母线保护装置、WCB-822厂变保护、WBT-821备自投、WCH-821母联保护测控、WDH-821电动机保护、WYJ-821电压检测并列测控、同期屏、电度表屏。组成一套完整的发电厂站微机电气综合测控保护系统。
微机型电气综合测控保护系统通过RS422/485接口 MODBUS 协议通讯和硬接线方式和 DCS 系统进行通讯联锁，主要监视主变、厂用变，高低压配供线路的电压、电流、功率和电气主开关状态等。
10、烟气在线监测系统(CEMS);
烟气在线监测系统是德国西克 麦哈克的MCS100E监测设备，在每套焚烧线的烟气出口安装了独立的监测探头，配置独立的监测分析设备。
烟气排放参数通过ProfiBus-DP 协议进入 DCS 系统，另提供一路同样使用ProfiBus-DP 协议或采用RS422/485接口MODBUS协议通讯给烟气净化处理系统作为控制变量。烟气在线监测数据采集仪器采用硬接线方式(4-20mA)信号将烟气监测参数通过电信局环保专线网络上传地方环保监测平台。
11、余热锅炉吹灰系统;
焚烧余热锅炉激波吹灰系统自带PLC控制系统，由PLC控制吹灰时间、频率，激波吹灰系统通过RS422/485接口 MODBUS 协议与 DCS 系统进行通讯，监控吹灰系统的启停和手/自动、故障状态显示，可远传和就地控制调整。
12、地中衡称重系统;
本项目采用一套全自动无人值守地中衡称重记录管理系统、称重系统通过RS422/485接口 MODBUS 协议与 DCS 系统进行通讯，仅上传日入厂垃圾重量、石灰粉重量、生物质重量等数据。
13、公示屏数据显示，
LED公示屏通过RS422/485接口 MODBUS 协议与 DCS 系统进行通讯， 按环保部门要求显示烟气排放相关参数。
四、焚烧炉燃烧控制子系统
1、锅炉给水三冲量串级调节系统; 锅炉给水控制的主要任务是使锅炉的给水量跟踪锅炉的蒸发量， 保证锅炉汽水平衡和正常运行所需的工况， 对锅炉汽包水位实现自动控制，使其在允许范围内变化，以提高锅炉汽轮机组的安全性和锅炉运行的经济性。
本工程采用常用的串级三冲量控制方式。该系统由主、副两个 PID 调节器和三个冲量(汽包水位、蒸汽流量、给水流量)构成。这个系统有三个回路，即 I 为主回 路， Ⅱ为副回路， Ⅲ为前馈回路， 副回路的作用主要为快速消除内扰， 主回路用于校正水位偏差，而前馈通道则用于补偿外扰，主要用于克服“虚假水位”现象。该系统的主调节器 PID1 为水位调节器，它根据水位偏差产生给水流量给定值，副调节器 PID2 为给水流量调节器，它根据给水流量偏差来控制给水流量， 蒸汽流量信号作为前馈信号用来 维持负荷变动时的汽水平衡， 由此构成的是一个前馈-反馈双回路控制系统。 该系统可保证稳态时汽包水位无静态偏差， 其控制品质较高。 为了测量准确，汽包的液位采取三选中的测量措施且汽包液位有汽包压力补偿，给水流量有给水温度补偿，主蒸汽流量有主蒸汽温度与压力补偿。
2、过热蒸汽温度串级调节系统; 锅炉汽包产生出来的饱和蒸汽，经三级过热器加热成过热蒸汽。使热蒸汽达到设计蒸汽温度，垃圾焚烧余热锅炉设计了两级过热器蒸汽温度串级调节系统(一级减温器、二级减温器)，在此过热汽温调节控制系统中，副回路对主汽温度起粗调作用，而主调节器对主汽温度起细调作用。过热汽温调节对象为一高阶惯性环节，它可用一个一阶惯性环节和一个纯滞后环节的串联近似，这样就可以用史密斯补偿器进行补偿，可以显著改善系统的调节品质。
3、炉膛负压调节系统;
3.1垃圾焚烧余热锅炉燃烧的稳定性和可靠性是实现焚烧余热锅炉安全经济运行的关键，余热锅炉炉膛负压是一个重要控制参数，炉膛负压的大小受引风量、一次、二次风量与燃料量三者的相互作用影响。
3.2传统的焚烧余热炉膛负压控制方式是引风机电机恒速运行时，检测炉膛负压再根据负压给定值经 PID 运算后，由执行器控制引风机入口挡板开口度，改变风阻调节引风量来调整。 3.3焚烧余热锅炉炉膛负压闭环控制中，若负压过大，还会造成炉内燃料的费，导致排烟温度过高，炉膛漏风量增加，引风机电耗增加。负压过小，又会影响燃料的充分燃烧，焚烧余热炉膛向外泄漏烟气(含可燃气体)飞灰等，影响焚烧余热锅炉的安全经济运行。
3.4我们变频调速技术，将原有引风机风门挡板开至最大，应用炉膛负压闭环控制，通过调节引风机电机转速直接调节风量来实现焚烧余热锅炉炉膛负压自动调节控制，保证垃圾焚烧余热锅炉运行在设计要求炉膛负压范围内。
4、减温减压器出口压力温度控制系统; 4.1减温减压器的压力控制：
Pset：减温减压器的压力设定值;
Pvap2：减温减压器的压力测量值;
由于减温减压器的压力是一个快相应信号，用 Pset，Pvap2构成一个简单的PID回路，来控制蒸汽调门开度。
4.2减温减压器的温度控制：
Hvap1：主蒸汽焓值，由 TVap1(主蒸汽温度)、 Pvap1(主蒸汽压力)得到;
Hwat：给水焓值，由 Twat(给水温度)、 Pwat(给水压力)得到;
Hset：减温减压器蒸汽焓值设定值，由 Tset(减温减压器的温度设定值)、 Pset(减温减压器的压力设定值)得到;
Kjs：由理论计算得到的水汽比(给水流量与主蒸汽流量的比值);
能量守恒公式有: Hvap1+ Kjs * Hwat = (1 + Kjs) * Hset
即有: Kjs = (Hvap1Hwat) 4.3温度控制可用2级PID控制：
副控用 Tset,Tvap2(减温减压器的温度测量值)构成一个简单的PID回路，来调整水汽比 K ，以消除水汽流量、压力、温度测量的误差。
主控用 K*Fvap(水汽比乘主汽流量)、Fwat(水流量)构成一个简单的PID回路，来控制给水调门开度。副控为慢调PID， 主控为快调PID。
5、烟气净化处理控制系统;
5.1烟气净化处理主要有由脱酸、除尘、活性炭吸附3 个部分组成。采用的工艺主要是半干法/ 干法+ 活性炭吸附+ 布袋除尘器，脱酸是垃圾焚烧烟气净化系统的核心。
5.2通过监测反应塔入口和出口的压差和烟气流量来调节石灰浆量，雾化喷嘴喷入石灰浆，在净化塔内以很高的传质速率与烟气混合，烟气中小液滴与氧化钙颗粒以很高的传质速率与烟气中的SO2 等酸性物质混合反应，垃圾焚烧余热锅炉的烟气经过净化塔、活性炭吸附、布袋除尘器净化达到国家的大气污染物排放标准。
5.3烟气净化系统主要控制调节子项：1反应塔出口温度调节;2排烟量与中间反应物回流量间的自动调节; 3排烟中 HCL 和 SO2 酸性气体含量与石灰乳量间的自动调节;4活性炭吸附量的自动调节;
5、除尘器差压调节、布袋的离线清灰、布袋的反吹;6飞灰收集输送调节;
6、顺序控制系统(SCS)
顺序控制主要在锅炉辅助控制系统中，包括： 启动燃烧器、辅助燃烧器、炉排清灰系统、风机系统、布袋除尘器控制系统、 石灰浆制备系统、 锅炉定期排污系统、 锅炉自动吹灰系统等。
7、锅炉联锁保护系统
7.1 事故停炉联锁保护由DCS主控系统内完成。只有停炉的逻辑条件出现时(按垃圾焚烧余热锅炉制造厂的技术要求)联锁保护系统能自动切断进入焚烧系统的垃圾和其他燃料，停止推料器和炉排的运动，关闭所有燃烧器，关闭所有风机。锅炉安全保护系统包括：MFT、炉膛吹扫、油泄漏试验、锅炉点火、炉膛火焰监视和灭火保护功能、MFT首出和快速减负荷等。
7.2 局部保护：锅炉汽包水位保护高水位保护：打开紧急放水电动门; 低水位保护：LLL保护动作停炉;主蒸汽压力超压保护：自动打开生火排汽电动门;
8、综合燃烧控制装置
综合燃烧控制装置控制下列各环节，液压装置、受料斗档板、推料器、逆推炉排、顺退炉排、一次和二次燃烧空气调节、炉排清灰风机、炉排冷却风机、 出渣机、辅助燃烧器等，组成综合燃烧控制装置及其系统 (ACC)。
五、垃圾发电厂汽轮机组的运行方式
1.垃圾焚烧发电厂汽轮机组的运行方式因垃圾焚烧工况特点而定：
1.1正常情况垃圾燃烧的热惯性很大，蒸发量不能立即改变。为了充分利用热能，必须有一台机组运行在前压调节方式下，即机跟随的运行方式，这样才能保证机炉热能参数稳定运行。 1.2汽机检修或汽机故障检修时，焚烧炉继续运行处理一定的垃圾量，产生的多余蒸汽应经旁路冷凝系统，冷凝后回收凝结水重复使用或者直接由旁路放空系统放空(这种情况造成能源的浪费)达到停机不停炉继续处理焚烧垃圾。
1.3二台套汽轮发电机组配置的垃圾焚烧线，可以不设旁路冷凝系统，一台机组检修或故障可以转移负荷到另一台机组，可以保证一条焚烧线的正常运行(本工程取消了旁路冷凝系统)。 1.4当外电网发生故障时应有一台汽机带厂用电在转速控制方式下运行(孤网运行)。
六、汽轮机控制系统构成
2.1 以DCS为核心的汽轮机监控系统
1) 汽轮机调节系统、凝汽器热井水位自动调节系统、疏水调节系统、射水真空调节系统、轴封调节系统、循环水调节系统，
2)除氧器模拟量控制系统(MCS)、除氧器液位自动系统，除氧器压力自动调节系统， 减温减压装置压力、温度调节系统，给水调节系统、
2.2汽机危急跳闸系统(ETS)采用硬接线组态进入DCS，ETS危机跳闸系统和DCS。
2.3 汽机安全监视系统(TSI)主要监视汽机超速、轴振动、轴位移等参数，分别由汽机安全监视仪表和主控系统监视，以确保其系统安全性和数据可靠性。
2.4汽机数字电液调节系统(DEH 系统实现前压、功率、转速调节)采用美国伍德沃德Woodward 505汽轮机控制系统，Woodward 505数字电液控制系统与DCS 系统硬接线互通联锁、保护、控制信号。
2.5 Woodward 505数字电液调节系统是一种汽轮机智能控制装置， 它接受汽机转速、主蒸汽压力、发电机功率信号，经过速度/负荷 PID、限制控制 PID 和串级 PID 等运算后，输出控制信号给电液转换阀，通过油动机驱动进汽调节阀，还可实现一系列的系统保护。
2.6本工程中它要实现垃圾焚烧发电所要求的前压控制、 功率控制和转速控制。 在两台汽机正常运行时， 有一台运行在前压调节状态下。外电网跳闸时，控制器切换到转速控制方式，带约 20%的厂用电运行。
2.7 汽机联锁保护系统，汽轮机是高温高压蒸汽热能动力高速运转的设备，在机组启动、运 行或停机过程中，必须按设备制造厂的技术规定要求操作，违规违章操作很容易发生严重的安全事故，汽轮机辅机设备必须协同工作才能保证汽轮机组的安全运行。所以汽轮机联锁保护系统是及其重要的。
汽轮机主要保护：润滑油压力过低、汽机超速、汽机轴位移大、胀差过大、冷凝器真空度过低、泠凝器热井水位过低、发电机故障跳闸、轴振动和轴承温度等重要的监视和保护。
汽机联锁保护系统中，重要的信号如汽轮机转速HH 信号、 凝汽器压力HH信号、润滑油压力LLL 信号均采用3 取 2信号组合法，提高保护系统的动作率和减低拒动误动作率，提高系统的可靠性。
2.8机组联锁保护;主要是机组跳闸保护，由DCS主控系统内完成。当汽轮机、发电机跳闸条件出现时，联锁保护系统关闭汽机自动主汽门，调节门及抽汽逆止门，实现机跳电或电跳机，在汽机就地盘及中央控制室的控制台上设有紧急停机按钮。在紧急情况时，操作人员能迅速按急停按钮保护机组设备安全。
八、.热工自动化设备选型 5.1 温度测量
1)选用符合 IEC 标准且为电站设计的热电偶、热电阻测温元件; (上海自动化仪表) 2)联锁保护用温度信号一般选用温度开关或电接点双金属温度计;(上海自动化仪表) 3)就地温度显示选用双金属温度计;(上海自动化仪表) 5.2 压力测量
1)选用智能式压力、差压变送器;(罗斯蒙特3051)
2)联锁保护用压力信号一般选用压力开关或电接点压力表;(美国SOR压力开关)
3)就地压力显示，选用弹簧管压力表，膜盒式压力表、膜片压力表。(选用上海自动化仪表) 5.3 流量测量 根据被测介质的性质，对于汽水流量采用孔板、喷咀测量(孔板、喷嘴的节流损失过大)我们采用新型的流量测量元件德尔塔吧、其他导电介质流量选用电滋流量计、燃料油流量测量选用金属管转子流量计等。(江苏杰创电磁流量计) 5.4 物位侧量
1)液位测量一般选用差压液位变送器。常压容器选用静压式液位变送器也可以采用远传磁翻板液位计;
2)储浆、液位侧量选用超声波物位计;(西门子超声波液位计) 3)液位信号测量选用磁性浮球液位开关。
5.5 调节阀选用进口调节阀或引进电动调节阀也可用国内知名品牌调节阀;(上仪调节阀配PS执行器)
5.6执行机构选用角行程电动执行机构驱动。带全开、全关位置信号反馈，4-20mA 信号控制。 5.7 电动阀选用机电一体化电动头(扬州电力) 5.8 变频器 选用性能优异的变频器;(选用ABB)
5.9 烟气排放监测系统确保烟气的排放指标符合国家标准，每条焚烧线设一套烟气检在线测仪表以检测烟气中的 HCL、SO
2、CO
2、NOX、CO、O2 等组分含量。(选用西克麦哈克)
九、工业电视监控系统
工业电视监控系统服务器置于电子间，在中控室设置监视器、大屏幕、LED等，视频信号采用光纤通讯采集，工业电视系统设置一套服务器可通过网络实时查询监视。并根据监视对象配置带云台可调焦距、光圈的摄像机。 基本监视对象有：
1) 门卫室 2)地磅房 3)垃圾卸料平台 4)垃圾进料斗 5)炉膛火焰监视 6)汽包水位 7)出渣口8)烟囱 9)升压站10)高低配电间 11)厂区等重要的设备安全及保安管理点。
十、厂内网络通讯系统
电信运营商提供固定电话、移动通讯、互联网接入服务及设备，我们采用100M光纤网络、25门内部虚拟网电话(可选开外线)、80部电信工作手机，配置两个通讯站(办公楼电讯间、主厂房)，组成全厂生产调度指挥和网络办公安全监控系统。
热工自动化系统范文第6篇
关键词：发电厂;故障;热工保护
中图分类号：TM621.4 文献标识码：B
提高热工自动化系统的可靠性技术研究内容，包括控制系统软硬件的合理配置，采集信号的可靠性、干扰信号的抑制，控制逻辑的优化、控制系统故障应急预案的完善等。需要从设计开始，贯穿基建安装调试、运行检修维护和管理的整个过程。
热工保护系统是火力发电机组不可缺少的重要组成部分，热工保护的可靠性对提高机组主辅设备的可靠性和安全性具有十分重要的作用。在主、辅设备发生某些可能引发严重后果的故障时，及时采取相应的措施加以保护，从而软化故障，停机待修，避免发生重大的设备损坏乃至人身伤亡事故。但在主辅设备正常运行时，保护系统因自身故障而引起动作，造成主辅设备停运，甚至导致非停，称为保护误动，并因此造成一定的经济损失;在主辅设备发生故障时，保护系统也发生故障而不动作，称为保护拒动，并因此造成事故的不可避免和扩大。随着DCS控制系统的成熟发展，热工自动化程度越来越高，凭借其巨大的优越性，使机组的可靠性、安全性、经济性运行得到了很大的提高。但热工保护误动和拒动的情况还时有发生。如何防止DCS系统失灵和热工保护误动、拒动成为火力发电厂日益关注的焦点。
1. 热工保护系统常见故障分类
1.1 因DCS软、硬件故障而引起的保护误动也时有发生。主要原因是信号处理卡、输出模块、设定值模块、网络通讯等故障引起。
1.2 热控元件故障是因热工元件故障(包括温度、压力、液位、流量、阀门位置元件、电磁阀等)误发信号而造成的主机、辅机保护误动、拒动占的比例也比较大，有些电厂因热工元件故障引起热工保护误动、拒动甚至占到了一半。主要原因是元件老化和质量不可靠，单元件工作，无冗余设置和识别。
1.3电缆接线断路、断路、虚接引起的保护误动主要原因是电缆老化绝缘破坏、接线柱进水、空气潮湿腐蚀等。
1.4设备电源故障是因为随着热控系统自动化程度的提高，热工保护中加入了DCS系统一些过程控制站电源故障停机保护。因热控设备电源故障引起的热工保护误动、拒动的次数也有上升的趋势。主要原因是热控设备电源接插件接触不良、电源系统设计不可靠。
1.5因人为因素引起的保护误动大多是由于操作失误引起。设计、安装、调试存在缺陷。许多机组因热控设备系统设计、安装、调试存在质量缺陷导致机组热工保护误动或拒动。
2.热工保护系统常见故障采取的措施及对策
由于热控设备覆盖着热力系统和热力设备的所有参数，各系统不仅相互联系，而且相互制约，因此，任何一个环节的故障都有可能通过热工保护系统发出跳机停炉信号，从而造成不必要的经济损失。因此，如何提高保护系统的可靠性是一项十分重要而又迫切的工作。
2.1 尽可能地采用冗余设计。过程控制站的电源和DPU冗余设计已成为普遍，对一些保护执行设备(如跳闸电磁阀)的动作电源也应该监控起来。对一些重要热工信号也应进行冗余设置，并且对来自同一取样的测点信号进行有效的监控和判断，重要测点的测量通道应布置在不同的卡件以分散危险，提高其可靠性。重要测点就地取样孔也应该尽量采用多点并相互独立的方法取样，以提高其可靠性，并方便故障处理。一个取样，多点并列的方法有待考虑改进。比如本厂给水流量的三个测点中有两个来自同一个取样点，从而导致处理其中一个测点时跳另外一个测点保护动作造成跳给水泵。
2.2 尽量采用技术成熟、可靠的热控元件。随着热控自动化程度的提高，对热控元件的可靠性要求也越来越高，所以，采用技术成熟、可靠的热控元件对提高DCS系统整体的可靠性有着十分重要的作用，根据热控自动化的要求，热控设备的投资也在不断地增加，切不可为了节省投资而"因小失大"。在合理投资的情况下，一定要选用品质、运行业绩较好的就地热控设备。以提高DCS系统的整体可靠性和保护系统的可靠性、安全性。
2.3 保护逻辑组态进行优化。优化保护逻辑组态，对提高保护系统的可靠性、安全性，降低热控保护系统的误动、拒动率具有十分重要的意义。结合我们厂的实际情况，由于施工问题磨煤机一次风混合风量测点经常由于管路积灰而跳变，并多次跳磨煤机。后经过逻辑优化将一次风混合风压力信号和一次风混合风量信号相与，就排除了这样的误动。
2.4 提高DCS硬件质量和软件的自诊断能力。努力提高DCS系统软、硬件的质量和自诊断能力，对提前预防、软化故障有着十分重要的作用。
2.5 对设计、施工、调试、检修质量严格把关。提高热控设备的设计、施工、调试、检修质量对提高热控保护的可靠性有着长远的重要意义。
2.6 严格控制电子间的环境条件。温度、湿度、灰尘及振动对热控电子设备有十分大的影响。严格控制电子间的环境条件，可以延长热控设备的使用寿命，并且可以提高系统工作的可靠性。特别是电子通讯设备一定禁止使用，防止误发信号。
2.7 提高和改善热控就地设备的工作环境条件。就地设备工作环境普遍十分恶劣，提高和改善就地设备的工作环境条件，对提高整个系统的可靠性有着十分重要的作用。如：就地设备接线盒尽量密封防雨、防潮、防腐蚀;就地设备尽量远离热源、辐射、干扰;就地设备(如：变送器、过程开关等)尽量安装在仪表柜内，必要时对取样管和柜内采取防冻伴热等措施。
2.8 严格执行定期维护制度。做好机组的大、小修设备检修管理，及时发现设备隐患，使设备处于良好的工作状态。做好日常维护和试验。停机时，对保护系统检修彻底检修、检查，并进行严格的保护试验。
2.9 加强技术培训，提高热控人员的技术水平和故障处理能力。随着技术发展和新建机组增加，新老电厂都面临人员技术素质跟不上需求的局面。加强技术培训、实现远程或网上技术教育，提高热工人员技术素质，是做好热工监督工作的基础。因此为推动培训工作健康开展，建议行业组编系列培训教材，建立岗位证书制度，指导集团公司和省级电试院培训工作的进行;通过网络定期发布技术水平测试试卷，促进各单位技术培训工作的深入;开展行业技术操作比武竞赛，调动热工专业人员自觉学习和一专多能的积极性。提高专业人员积极主动的工作责任性、科学严谨的工作态度、功底扎实的专业和管理技能。
随着电力事业和高新技术的快速发展，发电设备日趋高度自动化和智能化，系统的安全性、可靠性变得日益重要。但是，无论多么先进的设备，从可靠性角度看，绝对可靠(即不出故障)是绝对办不到的。因此，在一定意义上讲，"有故障"是绝对的。但是，故障与事故之间并不是必然的关系，对故障也不是不能防范，关键是如何尽早检测、发现故障，然后预防、软化、控制和排除故障，避免故障的进一步扩大。努力使热工保护的正确动作率达到100%，为热力设备的安全运行把好最后的一道关。这是我们设计、安装、调试、检修人员追求的最高目标。
参考文献
