摘要：火力发电厂热工自动化控制主要是指在发电过程中，利用科学技术在无人看守的情况下确保火电厂能够正常运行。热工自动化主要包括自动控制、顺序控制、自动保护。火电厂热工自动化控制可以确保火电厂运行安全，减少人工，提高运行效率，一定程度上符合可持续发展的理念。
关键词：发电厂；DCS自动控制；系统运行；可靠性；评估研究
1导言
DCS（distributed Control System，DCS）系统是集散控制系统的简称，利用不断发展的计算机通信技术，集中控制分散的风险配置，包括故障数据采集、分析、处理和显示，具有数据开放、可靠性高等优点。目前已广泛用在火电厂设备运行控制上。随着德国、日本等各大厂商开展对 DCS 系统的研发，各种 DCS 系统为电厂提供多种选择，但是由于各个系统核心处理数据功能不同，造成功能不同的 DCS系统的兼容性较差。另外，DCS 自有故障会引起热控设备功能丢失，导致机组跳闸严重事故。因此，如何快速、可靠地评价DCS 系统成为电力专家和技术人员的研究的热点，但是目前仍未建立一套完整的定量分析可靠性评价体系。针对上述问题，开发一套完整的定量分析的 DCS可靠性评价系体系。首先建立边界结构和功能结构，然后建立 DCS 全系统和子系统可靠性评价模型，指出三道风险防线的划分步骤，最后通过 bayes 计算更新出可信度较高的故障数据，获取更精确的评价平台。
2边界功能和结构功能
电厂 DCS 系统控制的元件众多，繁杂，为了实现DCS关键元件的可靠评价，需要对其功能边界进行定义。平台以某电厂 DCS 系统硬件为评价对象。执行机构、一次、二次元件不进行可靠性评价。边界功能的基础是故障合并，原则如下：（1）网络边界，所有网络接线导致的故障合并为网络硬件；（2）控制器和输入输出模块边界，故障归并到卡件级别；（3）主板边界，故障归并到控制器和输入输出模块的共振故障；（4）不考虑人为因素和外部因素。边界功能涉及 DCS 平台的主要功能包括采集通用数据库和实时数据，更新和检验失效数据，设计失效数据库程序和接口，建立可靠性模型，选择和计算可靠性指标评价体系和划分风险失效清单等级。DCS 结构配置为电源、网络、数据处理器、控制器、输入输出模块、操作员站、工程师站、总线等。各种配置通过三种总线联接，即现场总线、冗余工厂总线和冗余终端总线。如图 1 所示。
图 1 DCS 功能模块结构图
现场总线是平台最远层，向下连着电厂生产过程控制的各种仪表等采集设备；向上连着控制柜，接收相关控制命令并实现目标设备的控制运行。由于之前的边界划分，不进行可靠性评价。工厂总线是中间层，下面接各种逻辑功能的控制柜，控制柜通过输入输出模块实时监测并上传锅炉、汽轮机和发电机等主设备运行数据，向上连接冗余的数据处理器上，接收并处理工厂总线监测的试数据。终端总线是最顶层，向下连接数据处理器，发布改变控制回路工作状态、回路定值，向上连接操作员站和工程师站，实现管理层的监视、调整和维护。
3热工自动化控制系统概述及意义
3.1热工自动化的主要目的
热工自动化的主要目的是在电力生产过程中使用自动化设施对电力生产进行实时控制，从而实现安全高效的生产。在生产过程中，不再需要人工进行操作，大规模减少了人工的投入量和报酬。火力发电过程凭借自动控制系统对数据测量和信息处理进行操作，完全实现了自动化。
3.2热工自动化控制系统在火力发电厂的重要作用
一是热工自动化控制系统确保了火电厂日常的正常运营。该系统可以规范合理地控制发电设备运行参数，从而保证设备的长期稳定运行。在运行过程中，机器设备如果发生故障，或者需要临时修改数据而中途停止运行，热工自动化控制系统都可以对其进行修复，保证机器设备能够尽早恢复运行，减少火电厂的经济损失。二是热工自动化控制系统在机器设备发生故障时采取自动切断电源的措施，并根据事先设定好的应急预案来采取相应的应急措施，在一定程度上避免因为机器异常而给人员造成的伤害，为员工的人身安全提供有力保障。在热工自动化控制系统运行过程中，由于其自身特点，设备运行减少了对人工数量的要求，一定程度上节省了火电厂的人员报酬。三是在信息全球化的背景下，热工自动化控制系统充分满足了现代电网管理工作对火电厂系统设备的要求。根据火电厂设备的耗能与生产效率对控制参数进行适当调整，它促进了火电厂综合效益的提升。
4火电厂热工自动化控制系统的现状分析
4.1热工自动化控制系统组成
4.1.1自动检测
在热力发电过程中，对温度、压力、流量以及成分等参数自动进行具体测量，测量过程中不需要人工参与，一定程度上减少了人工的工作量。在测量过程中，其可以对不足的地方进行调整和改正。
4.1.2自动控制
利用热工自动化控制，在机组的自动控制装置运行过程中，规范合理地对一些具体设备进行调整，从而提高机组的安全性和经济性。
4.1.3自动报警
在没有工作人员控制的情况下，假如机组在运行的过程中产生数据偏差，自动报警可以对其偏差的数据进行记录，并且反馈给工作人员从而作出具体的调整和纠正，避免重大事故和故障的发生。
4.1.4自动保护
假如热工参数超过事先设置好的预定参数，并且相关设备又无法满足工作设备的具体要求，那么就需要机组设备进行自我修复，加大限度控制或直接终止工作，将事故的损伤降到最小。
4.2热工自动化控制系统中软硬件的客观问题
在热工自动化控制系统中，通常将电池管理系统、协调控制、汽轮机数字电液控制系统等添加到热控制系统中，从而保持设备的安全运行，并且在发生故障时立即终止设备的运作。如果不进行限流，会很容易发生短路而导致输入电路产生故障，无法通过远程监测让系统或者设备发出指令，导致信息的处理速度过慢而影响热工自动控制系统的正常运行。
4.3热工自动化控制系统控制元件出现问题
热工自动化控制系统的元件主要有电磁阀、流量、液位、压力和温度，假如这些元件由于老化或者是质量问题而产生故障，并且该系统没有自动识别的功能，就会发出错误的信号，错误信号将会发出错误指令，导致设备出现跳闸。热控元件发生设备故障对热工自动控制系统的整体运行有很大的影响。
4.4干扰造成的故障
接地问题是造成干扰的主要原因，例如，备用电源、大功率无线通信交换设备容易造成干扰。分布式控制系统的信号干扰问题已经备受关注，该系统经常因为手机、对讲机等设备的干扰而产生停机等故障。所以，相关工作人员一定要将系统的信号线和产生干扰信号的设备分开，特殊情况下采取措施手动控制开关。
5火电厂热工自动化控制系统优化策略
5.1优化系统的运行性能
现阶段，提升系统监测的能力，传统做法都是从控制站点的分散处理单元入手，但其性能提升过于缓慢，因此，想要快速进行整体提升，就必须从信号入手。采取多点采样的方法，对所采集的信息进行对比分析，从而全面提升监测能力和自我判断能力。提升分布式控制系统可以对关键的节点进行分散布置，发生故障时，可以先对压力进行分担，然后再对故障进行快速消除，也可以采用多点取样获得多参数数据，使数据信息更准确，然后将数据用于分离，可以更可靠、更准确地发现并解决问题。
5.2集中部署监控系统
传统的控制中心一般配备 1 ～ 2 台单元机组，并且常规分割机组运行措施较为落后，无法满足热工自动化控制系统的广泛应用和提升后的单位机组容量。这就需要火电厂对其进行改革，可以考虑把厂内的全部机组整合到一个房间内，大规模地集中控制设备，提高自动化控制管理工作的效率。
5.3在控制过程中应用自动化软件
在控制过程中，应用自动化软件可以负担部分工作人员的工作，减轻压力，提高火电厂的生产运营效率。基于当前形势，如果合理运用自动化软件，那么火电厂的发展空间会更广阔。当前，我国部分火电厂已经引入专用的热工自动化控制软件，针对电厂燃烧机整体温度和设备性能进行控制。
6结语
总之，火电厂是我国电力供应的主力军，不论从哪方面来说，人们都要密切关注国内外热工自动化控制技术的最新发展趋势，将最先进的技术和我国火电厂热工自动化控制的实际情况联系起来，从而推动我国火电厂热工自动化控制技术全面发展。
参考文献：
[1]王娇玲.热工自动控制在发电厂节能减排中的作用[J].科技创新与应用，2016（34）：103.
[2]王超.自动控制技术在大型垃圾发电厂的应用[D].华南理工大学，2016.
论文作者:陈宝林,李东峰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/24
标签：火电厂论文; 热工论文; 故障论文; 设备论文; 数据论文; 系统论文; 过程中论文; 《基层建设》2019年第9期论文;