熱工自動化系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　總體來講，熱工自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是高速化、智能化、一體化和透明化。對故障信息的研究和充分利用是發(fā)掘熱工故障診斷與故障預(yù)測的基礎(chǔ)，現(xiàn)場總線的應(yīng)用，為熱工自動化系統(tǒng)的進一步發(fā)展提供了不斷拓展的空間。 隨著世界高科技的飛速發(fā)展和我國機組容量的快速提高，電廠熱工自動化技術(shù)不斷地從相關(guān)學(xué)科中吸取最新成果而迅速發(fā)展和完善，近幾年更是

2、日新月異，一方面作為機組主要控制系統(tǒng)的DCS，已在控制結(jié)構(gòu)和控制范圍上發(fā)生了巨大的變化；另一方面隨著廠級監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)（SIS）、現(xiàn)場總線技術(shù)和基于現(xiàn)代控制理論的控制技術(shù)的應(yīng)用，給熱工自動化系統(tǒng)注入了新的活力。</p><p>　　關(guān)鍵詞：熱工自動化；DCS ；智能化；現(xiàn)狀；發(fā)展</p><p>　　Abstract: In general, thermal development t

3、rend of the automation system is high-speed, intelligent, integrated and transparent. Research and take full advantage ofthe fault information to explore the thermal fault diagnosis and fault prediction based on filedbus

4、 applications, to provide for the further development of the thermalautomation systems continue to expand the space. With the rapid development ofhigh-tech the world and the rapid increase of the capacity of the units in

5、 China, thepower </p><p>　　Key words: Thermal automation; the DCS; intelligent; the status quo; development 目 錄</p><p><b>　　1. 序 言1</b></p

6、><p>　　1.1 熱工自動化的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 DCS的應(yīng)用與發(fā)展4</p><p>　　1.3 DCS應(yīng)用范圍的迅速擴展4</p><p>　　1.4 單元機組控制系統(tǒng)一體化的崛起4</p><p>　　1.5 DCS結(jié)構(gòu)變化，應(yīng)用技術(shù)得到快速發(fā)展5</p><p>

7、;　　1.6 全廠輔控系統(tǒng)走向集中監(jiān)控5</p><p>　　1.7 變頻技術(shù)的普及應(yīng)用與發(fā)展6</p><p>　　1.8 局部系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場總線6</p><p>　　1.9 熱工控制優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展6</p><p>　　1.10 SIS系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展7</p><p>　　2. 電力行業(yè)熱工自動化系統(tǒng)

8、的未來發(fā)展動向及前景8</p><p>　　2.1 單元機組監(jiān)控智能化是熱工自動化系統(tǒng)發(fā)展方向8</p><p>　　2.2 過程控制優(yōu)化軟件將得到進一步應(yīng)用8</p><p>　　3 結(jié)論....................................................................................

9、.....................................................9</p><p><b>　　參考文獻10</b></p><p><b>　　致 謝11</b></p><p><b>　　1. 序 言</b></p><p&g

10、t;　　當(dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)飛速的發(fā)展，電廠熱工自動化技術(shù)也隨之得到迅猛的發(fā)展。其中，熱工自動化裝置在大型發(fā)電機組中起著重要作用，實踐證明，電廠熱工自動化的程度已經(jīng)成為衡量企業(yè)水平的重要標準。發(fā)電機組己經(jīng)逐步從小容量發(fā)展到大容量且高參數(shù)發(fā)展到單位機組。電力工業(yè)也進入了一個新領(lǐng)域，進入了大電網(wǎng)、大機組、高自動化的新時代。自動化系統(tǒng)在整個工藝流程中起著自動控制系統(tǒng)檢測的功能，是一個完整機組神經(jīng)中樞、運行中心以及安全的屏障。而DCS分散控制系統(tǒng)

11、在技術(shù)上就出于整個自動機組的核心位置。一、電廠熱工自動化的極念所謂電廠的熱工自動化是指參數(shù)在應(yīng)用于電廠熱力過程中的測量、信息的處理、自動的控制、系統(tǒng)的自動報警和裝置的自動保護等操作時是在沒有人為參與的情況下，僅僅依靠自動化儀表本身和自動控制裝置來進行完成。熱工的自動化使得熱工設(shè)備安全得到了有效的保障，并使得機組的經(jīng)濟性得到大幅度增長，因此，工作人員的勞動強度大大的被降低下來，直接節(jié)約了人力成本的同時，提高了電廠的運作效率。熱工自動化的先

12、進程度促進了電廠生產(chǎn)力水平的提高。電廠熱工自動化是在火力發(fā)電的道路中慢慢發(fā)展而來的，自動化的發(fā)展也為我國的電力事業(yè)提供了有效的基</p><p>　　近幾年更是日新月異：一方面作為機組主要控制系統(tǒng)的DCS，已在控制結(jié)構(gòu)和控制范圍上發(fā)生了巨大的變化；另一方面隨著廠級監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)、現(xiàn)場總線技術(shù)和基于現(xiàn)代控制理論的控制技術(shù)的應(yīng)用，給熱工自動化系統(tǒng)注入了新的活力。通過先進控制技術(shù)的應(yīng)用，火力發(fā)電有望發(fā)展成為“環(huán)境友

13、好”型行業(yè)，既為社會發(fā)展對能源的需求作出貢獻，又促進了自身的發(fā)展。</p><p>　　1.1 熱工自動化的現(xiàn)狀</p><p>　　熱工自動化技術(shù)是一種運用控制理論、熱能工程技術(shù)、智能儀器儀表、計算機技術(shù)和其他信息技術(shù)，對熱力學(xué)相關(guān)參數(shù)進行檢測、控制，從而對生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理、決策，達到確保安全、增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、減員增效等目的的綜合性高新技術(shù)。它主要是

14、指對鍋爐、汽機及其輔助設(shè)備運行的自動控制，使機組自動適應(yīng)工況的變化，且保持在安全、經(jīng)濟的條件下運行。</p><p>　　一般來說，熱工控制系統(tǒng)是由測量裝置、執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。其中，測量裝置和執(zhí)行機構(gòu)在原理和結(jié)構(gòu)上沒有新的變化，只是引入了智能化、網(wǎng)絡(luò)通信接口、微處理器等，可以實現(xiàn)計算機遠程設(shè)定、控制，逐步向現(xiàn)場總線方向發(fā)展，其核心已逐步由計算機控制系統(tǒng)取代。</p><p>

15、　　由于火電廠的特殊性，涉及的勢力設(shè)備眾多、熱力系統(tǒng)龐大，生產(chǎn)過程復(fù)雜，多數(shù)設(shè)備長期處于高溫、高壓、高速、易燃等惡劣的條件下，現(xiàn)代熱工控制系統(tǒng)往往還包括自動保護、自動檢測、自動報警、順序控制等內(nèi)容。在“十一五”期間，SIS應(yīng)用技術(shù)走向成熟、DCS進一步發(fā)展以及現(xiàn)場總線的快速應(yīng)用，火電廠掀起了信息化建設(shè)的浪潮，紛紛向數(shù)字化電廠轉(zhuǎn)型。雖不斷提高，但差距仍在，主要表現(xiàn)在機爐電整體控制程度不高；熱工測量及儀表工藝有待提高；安全監(jiān)視和保護裝置覆蓋

16、面窄，功能不全；機組自動調(diào)節(jié)自動投入率低；程序控制投入使用少以及開環(huán)應(yīng)用多。</p><p>　　目前單元機組實現(xiàn)了集中控制、電氣控制納入了DCS，實際上熱工自動化和電氣自動化仍然沒有達到真正的一體化。今后，一臺單元機組僅設(shè)1位主值班員，電氣控制必須與汽輪機、鍋爐控制形成一個整體，只有做到這一點，才能使我國火電廠自動化水平躋身于國際先進水平行列</p><p><b>　　熱工自

17、動化的新進展</b></p><p>　　伴隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，熱工自動化技術(shù)也發(fā)展非常快。新原理、新材料、新工藝生產(chǎn)的各種傳感器、變送器不斷地被開發(fā)出來，控制系統(tǒng)、控制裝置也是日新月異。新的控制理論和控制策略不斷涌現(xiàn)，并且在生產(chǎn)實踐中得到應(yīng)用。</p><p>　　先進理念、算法打造APS</p><p>　　“交叉引用、條件自舉”理念認為模擬量自動

18、調(diào)節(jié)回路把開關(guān)量順序控制的設(shè)備啟停進程狀態(tài)引作轉(zhuǎn)換工作方式的條件，開關(guān)量順序控制系統(tǒng)把模擬量自動調(diào)節(jié)回路的工作方式用作啟動的條件，相互交叉引用。一俟對方條件滿足，順序控制或自動調(diào)節(jié)回路便自行推升控制層次，完成條件自舉，進而自主執(zhí)行后續(xù)任務(wù)。該理念使得在復(fù)變控制系統(tǒng)中實現(xiàn)全工況、全過程、全自動運行成為可能?！♂槍?fù)變系統(tǒng)而采用“交叉引用、條件自舉”的新理念徹底改變了傳統(tǒng)控制方法，優(yōu)化了系統(tǒng)劃分、啟停順序和操作方式，基礎(chǔ)邏輯著落在智能控制、

19、本質(zhì)安全。相對于機組正常運行，機組啟停固然時間短暫，但機組適應(yīng)各種工況的自動控制能力和可靠性卻因APS而極大提升，安全、經(jīng)濟運行益。</p><p>　　因此，機組自動程序啟停系統(tǒng)具有一鍵順序控啟停、二套調(diào)節(jié)貫全程、三種狀態(tài)兩切換、四級控制分工明、五項功能歸一統(tǒng)，六個斷點續(xù)自動等特點，自1999年在珠海發(fā)電廠開始應(yīng)用到現(xiàn)在，幾乎不存在誤操作的可能，實踐證明：設(shè)計科學(xué)、久經(jīng)實戰(zhàn)，功能成熟、使用方便，運行可靠、經(jīng)濟安

20、全，為機組長期穩(wěn)定運行發(fā)揮了重要作用。</p><p>　　隨著計算機技術(shù)不斷發(fā)展，21世紀開始的三維技術(shù)在電廠設(shè)計中逐步應(yīng)用。三維設(shè)計給電廠設(shè)計帶來革命，也給數(shù)字化電廠提供強有力的技術(shù)手段，貫穿于電廠的整個生命周期。同時，由于協(xié)同制造理念的引入，廣東電力設(shè)計研究院開始了將三維技術(shù)與協(xié)同設(shè)計相結(jié)合的應(yīng)用研究。</p><p>　　由于采用了各專業(yè)設(shè)計元素同一數(shù)據(jù)庫以及三維模型全部參數(shù)化，并

21、以數(shù)據(jù)的方式存放在同一數(shù)據(jù)庫內(nèi)，可以以三維模型的方式去顯示，在三維模型中可以瀏覽、漫游模型中的所有含屬性的參數(shù)，三維和二維可以互相關(guān)聯(lián)，從而三維與協(xié)同技術(shù)給數(shù)字化電廠管理實現(xiàn)提供了很好的基礎(chǔ)平臺，有了所需同一、強大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫平臺，進行二次開發(fā)工作，利用現(xiàn)有的功能軟件包可以實現(xiàn)數(shù)字化電廠管理工作。</p><p>　　通過電廠三維模型，既可可視化觀看，又可進行數(shù)字化管理，如廠區(qū)、廠房內(nèi)的漫游設(shè)備、管道的參數(shù)、定位

22、坐標，特別是與MIS相結(jié)合，實現(xiàn)精確的、可視化的電廠數(shù)字化管理系統(tǒng)。目前，協(xié)同設(shè)計工作已在陽江核電一期工程中開展P&ID圖的專業(yè)間協(xié)同設(shè)計工作，已經(jīng)完成機務(wù)專業(yè)各工藝系統(tǒng)的P&ID協(xié)同設(shè)計，達到了預(yù)期的效果。</p><p>　　FDCS：電氣熱工控制一體化</p><p>　　現(xiàn)場總線作為一個完整的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，目前還難以迅速應(yīng)用到整個電廠中，而DCS雖然是電廠目前在

23、線運行機組的主流控制系統(tǒng)，但由于其檢測和執(zhí)行等現(xiàn)場儀表信號仍采用模擬量信號，無法滿足工程師站上對現(xiàn)場儀表進行診斷、維護和管理的要求，限制了控制過程視野。</p><p>　　未來一段時間里，現(xiàn)場總線將與DCS、PLC相互依存發(fā)展，現(xiàn)場總線借助于DCS和PLC平臺發(fā)展自身的應(yīng)用空間，DCS和PLC則借助于現(xiàn)場總線完善自身的功能。</p><p>　　如，基于控制器實現(xiàn)FCS和DCS的融合的F

24、DCS兼容傳統(tǒng)DCS和FCS，實現(xiàn)熱工電氣控制一體化。相比各自獨立的DCS和FCS，F(xiàn)DCS就具有無比的優(yōu)越性。它采用現(xiàn)場總線實現(xiàn)智能裝置的就地化，接入智能傳感器、執(zhí)行器，節(jié)省電纜、信息豐富，方便安裝調(diào)試；采用仿真控制一體化技術(shù)，對于全廠運行指導(dǎo)、性能分析提供了應(yīng)用平臺。同時電氣保護測控單元通過FCS進入FDCS系統(tǒng)，實現(xiàn)電氣熱工一體化。</p><p>　　節(jié)能環(huán)保高壓變頻技術(shù)應(yīng)用</p><

25、;p>　　節(jié)能能源、降低消耗，構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會已是當(dāng)今社會發(fā)展的一個永恒的話題。發(fā)電廠要生存，必須要順應(yīng)節(jié)能環(huán)保的趨勢，利用變頻器技術(shù)改造成為當(dāng)前火電廠的重要工作。</p><p>　　通過研究和分析，液力耦合、內(nèi)反饋調(diào)速逐步被變頻器所替代，為此現(xiàn)階段實施變速驅(qū)動的主要手段是變頻器。鑒于功率模塊串聯(lián)多電平變頻器輸出接近正弦波，輸入采用30脈沖及以上的整流，輸入、輸出諧波都很小，對電網(wǎng)和電動機沒

26、有什么影響，技術(shù)成熟，國內(nèi)有大量生產(chǎn)廠家，造價也較低，因此5000KW以下的設(shè)備優(yōu)先采用功率模塊串聯(lián)多電平變頻器。高于5000KW以上電動機變頻改造應(yīng)選用三電平技術(shù)的變頻器，近年來大容量串聯(lián)多電平變頻器也廣泛使用。</p><p>　　高壓變頻器經(jīng)過十多年的發(fā)展，從設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)和電力電子元件的質(zhì)量有了質(zhì)的飛躍，可靠性得到很大的提高，基本做到兩年無故障紀錄。通過調(diào)研，高壓變頻設(shè)備質(zhì)量完全滿足電廠驅(qū)動的要求，在

27、其它電力公司應(yīng)用較為廣泛。</p><p>　　總之，隨著國家法律對環(huán)保日益嚴格的要求和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步，未來熱工系統(tǒng)將圍繞“節(jié)能增效，可持續(xù)發(fā)展”的主題，向無線化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、透明化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展，新的測量控制原理和方法不斷得以應(yīng)用，將使機組的運行操作和故障處理，象操作普通計算機一樣方便。1.2 DCS的應(yīng)用與發(fā)展</p><p>　　火電廠熱工自動化系

28、統(tǒng)的發(fā)展變化，在二十世紀給人耳目一新的是DCS的應(yīng)用，而當(dāng)今則是DCS的應(yīng)用范圍和功能的迅速擴展。</p><p>　　1.3 DCS應(yīng)用范圍的迅速擴展</p><p>　　20世紀末，DCS在國內(nèi)燃煤機組上應(yīng)用時，其監(jiān)控功能覆蓋范圍還僅限D(zhuǎn)AS、MCS、FSSS和SCS四項。即使在2004年發(fā)布的Q/DG1-K401-2004《火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)（DCS）技術(shù)規(guī)范書》中，DCS應(yīng)用的

29、主要功能子系統(tǒng)仍然還是以上四項，但實際上近幾年DCS的應(yīng)用范圍迅速擴展，除了一大批高參數(shù)、大容量、不同控制結(jié)構(gòu)的燃煤火電機組（如浙江玉環(huán)電廠1000MW機組）的各個控制子系統(tǒng)全面應(yīng)用外，脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)、空冷系統(tǒng)、大型循環(huán)流化床（CFB）鍋爐等新工藝上都成功應(yīng)用?？梢哉f只要工藝上能夠?qū)崿F(xiàn)的系統(tǒng)，DCS都能實現(xiàn)對其進行可靠控制。</p><p>　　1.4 單元機組控制系統(tǒng)一體化的崛起</p>&l

30、t;p>　　隨著一些電廠將電氣發(fā)變組和廠用電系統(tǒng)的控制（ECS）功能納入DCS的SCS控制功能范圍，ETS控制功能改由DCS模件構(gòu)成，DEH與DCS的軟硬件合二為一，以及一些機組的煙氣濕法脫硫控制直接進入單元機組DCS控制的成功運行，標志著控制系統(tǒng)一體化，在DCS技術(shù)的發(fā)展推動下而走向成熟。</p><p>　　由于一體化減少了信號間的連接接口以及因接口及線路異常帶來的傳遞過程故障，減少了備品備件的品種和數(shù)

31、量，降低了維護的工作量及費用，所以近幾年一體化控制系統(tǒng)在不同容量的新建機組中逐漸得到應(yīng)用，如浙江華能玉環(huán)電廠4×1000MW機組、臺州電廠2×300MW機組和安徽鳳臺電廠4×600MW機組均全廠采用西屋Ovation系統(tǒng)，國華浙能寧海電廠4×600MW機組全廠采用西門子公司的T-XP系統(tǒng)，大唐烏沙山電廠4×600MW機組全廠采用I/A系統(tǒng)，浙江樂清電廠4×600MW機組全廠采用

32、ABB公司的SYMPHONY系統(tǒng)等。</p><p>　　控制系統(tǒng)一體化的實現(xiàn)，是電力行業(yè)DCS應(yīng)用功能快速發(fā)展的體現(xiàn)。排除人為因素外，控制系統(tǒng)一體化將為越來越多的電廠所采用。</p><p>　　1.5 DCS結(jié)構(gòu)變化，應(yīng)用技術(shù)得到快速發(fā)展</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，近年來DCS系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化。過去強調(diào)的是控制功能盡可能分散，由此帶來的是使用過

33、多的控制器和接口間連接。但過多的控制器和接口間連接，不一定能提高系統(tǒng)運行可靠性，相反到有可能導(dǎo)致故障停機的概率增加。何況單元機組各個控制系統(tǒng)間的信號聯(lián)系千絲萬縷，互相牽連，一對控制器故障就可能導(dǎo)致機組停機，即使沒有直接導(dǎo)致停機，也會影響其它控制器因失去正確的信號而不能正常工作。因此隨著控制器功能與容量的成倍增加、更多安全措施（包括采用安全性控制器）、冗余技術(shù)的采用（有的DCS的核心部件CPU，采用2×2冗余方式）以及速度與可靠

34、性的提高，目前DCS正在轉(zhuǎn)向適度集中，將相互聯(lián)系密切的多個控制系統(tǒng)和非常復(fù)雜的控制功能集中在一對控制器中，以及上述所說的單元機組采用一體化控制系統(tǒng)，正成為DCS應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的新方向，這不但減少了故障環(huán)節(jié)，還因內(nèi)部信息交換方便和信息傳遞途徑的減少而提高了可靠性。</p><p>　　轉(zhuǎn)貼于 中國論文此外，隨著近幾年DCS應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，如采用通用化的硬件平臺，獨立的應(yīng)用軟件體系，標準化的通訊協(xié)議，PLC控制器的融入

35、，F(xiàn)CS功能的實現(xiàn)，一鍵啟動技術(shù)的成功應(yīng)用等，都為DCS增添了新的活力，功能進一步提高，應(yīng)用范圍更加寬廣。</p><p>　　1.6 全廠輔控系統(tǒng)走向集中監(jiān)控</p><p>　　一個火電廠有10多個輔助車間，國內(nèi)過去通常都是由PLC和上位機構(gòu)成各自的網(wǎng)絡(luò)，在各車間控制室內(nèi)單獨控制，因此得配備大量的運行人員。為了提高外圍設(shè)備控制水平和勞動生產(chǎn)率，達到減員增效的目的，隨著DCS技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通

36、訊功能的提高，目前各個輔助車間的控制已趨向適度集中，整合成一個輔控網(wǎng)（簡稱BOP 即Balance Of Plant的縮寫）方向發(fā)展，即將相互獨立的各個外圍輔助系統(tǒng)，利用計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行集成，在全廠IT系統(tǒng)上進行運行狀況監(jiān)控，實現(xiàn)外圍控制少人值班或無人值班。</p><p>　　近幾年新建工程迅速向這個方向發(fā)展。如國華浙能寧海電廠一期工程（4×600MW）燃煤機組BOP覆蓋了水、煤、灰等共13個輔助

37、車間子系統(tǒng)的監(jiān)控，下設(shè)水、煤、灰三個監(jiān)控點，集中監(jiān)控點設(shè)在四機一控室里，打破了傳統(tǒng)的全廠輔助車間運行管理模式，不但比常規(guī)減員30%，還提升了全廠運行管理水平。整個輔控網(wǎng)的硬件和軟件的統(tǒng)一，減少了庫存?zhèn)淦穫浼叭粘９芾砭S護費用[1]。由于取消了多個就地控制室，使得基建費用和今后的維護費用都減少。一些老廠的輔助車間也在進行BOP改造，其中浙江省第一家完成改造的是嘉興發(fā)電廠2×300MW機組，取得較好效果。</p>&

38、lt;p>　　1.7 變頻技術(shù)的普及應(yīng)用與發(fā)展</p><p>　　變頻器作為控制系統(tǒng)的一個重要功率變換部件，以提供高性能變壓變頻可控的交流電源的特點，前些年在火電廠小型電機（如給粉機、凝泵）等控制上的應(yīng)用，得到了迅猛的發(fā)展。由于變頻調(diào)速不但在調(diào)速范圍和精度，動態(tài)響應(yīng)速度，低速轉(zhuǎn)動力矩，工作效率，方便使用方面表現(xiàn)出優(yōu)越性，更重要的是節(jié)能效果在經(jīng)濟及社會效益上產(chǎn)生的顯著效應(yīng)，因此繼一些中小型電機上普遍應(yīng)用后，

39、近年來交流變頻調(diào)速技術(shù)，擴展到一些高壓電機的控制上試用，如送、引風(fēng)機和給水泵電機轉(zhuǎn)速的控制等。</p><p>　　因為蘊藏著巨大的節(jié)能潛力，可以預(yù)見隨著高壓變頻器可靠性的提高、一次性投資降低和對電網(wǎng)的諧波干擾減少，更多機組的風(fēng)機、水泵上的大電機會走向變頻調(diào)速控制，在一段時間內(nèi)，變頻技術(shù)將繼續(xù)在火電廠節(jié)能工作中，扮演重要角色。</p><p>　　1.8 局部系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場總線</p&

40、gt;<p>　　自動化技術(shù)的發(fā)展，帶來新型自動化儀表的涌現(xiàn)，現(xiàn)場總線系統(tǒng)（FCS）是其中一種，它和DCS緊密結(jié)合，是提高控制信號傳輸?shù)臏蚀_性、實時性、快速性和機組運行的安全可靠性，解決現(xiàn)場設(shè)備的現(xiàn)代化管理，以及降低工程投資等的一項先進的和有效的組合。目前在西方發(fā)達國家，現(xiàn)場總線已應(yīng)用到各個行業(yè)，其中電力行業(yè)最典型的是德國尼德豪森電廠2×950MW機組的控制系統(tǒng)，采用的就是PROFIBUS現(xiàn)場總線。</p&

41、gt;<p>　　我國政府從“九五”起，開始投資支持現(xiàn)場總線的開發(fā)，取得階段性成果，HART儀表、FF儀表開始生產(chǎn)。但電廠控制由于其高可靠性的要求，目前缺乏大型示范工程，缺乏現(xiàn)場總線對電廠的設(shè)計、安裝、調(diào)試、生產(chǎn)和管理等方面影響的研究，因此現(xiàn)場總線在電廠的應(yīng)用仍處于探討摸索階段，近二年我國有十多個工程應(yīng)用了現(xiàn)場總線，但都是在局部系統(tǒng)上，其中： 國華浙能寧海電廠，在單元機組的開、閉式水系統(tǒng)中的電動門控制采用Profibus

42、DP總線技術(shù)，電動執(zhí)行機構(gòu)采用原裝進口德國歐瑪公司的一體化智能型產(chǎn)品Puma Matic，帶有雙通道Profibus-DP冗余總線接口作為DP從站掛在總線上。為了提高安全性可靠性，總線光纖、作為總線上的第一類DP主站的AP和相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換裝置都采用了冗余結(jié)構(gòu)，這是國內(nèi)首家在過程控制中采用現(xiàn)場總線技術(shù)的火力發(fā)電廠。 轉(zhuǎn)</p><p>　　1.9 熱工控制優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展</p><p>

43、　　隨著過程生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)刂葡到y(tǒng)要求的不斷提高，傳統(tǒng)控制方法越來越難以滿足火電廠熱力流程對系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能最優(yōu)化方面的要求，汽溫超標已經(jīng)成為制約機組負荷變化響應(yīng)能力和安全穩(wěn)定運行的主要障礙之一（燃燒優(yōu)化主要是鍋爐專業(yè)在進行，本文不作討論）。由此基于現(xiàn)代控制理論的一些現(xiàn)代控制系統(tǒng)逐步在火電廠過程控制領(lǐng)域中得到應(yīng)用。如基于過程模型并在線動態(tài)求解優(yōu)化問題的模型預(yù)測控制（簡稱MPC）法、讓自動裝置模擬人工操作的經(jīng)驗和規(guī)律來實現(xiàn)復(fù)雜被控對象自動控制

44、的模糊控制法、利用熟練操作員手動成功操作的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，在常規(guī)的串級PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的前饋控制作用等，在提高熱工控制系統(tǒng)（尤其是汽溫控制系統(tǒng)）品質(zhì)過程中取得較好效果。</p><p>　　用基于狀態(tài)空間算法的狀態(tài)觀測器解決汽溫這種大滯后對象的延遲造成的控制滯后，焓值變增益控制器解決蒸汽壓力的變化對溫度控制的影響，基于模型的Smith預(yù)估器對導(dǎo)前溫度的變化進行提前控制；通過自學(xué)習(xí)功能塊實時補償

45、減溫水閥門特性的變化；而對再熱汽溫控制，盡量以煙道擋板作為調(diào)節(jié)手段，不采用或少采用減溫水作為控制手段，以提高機組效率；在機組協(xié)調(diào)控制模塊中，采用非最小化形式描述的離散卷積和模型，提高系統(tǒng)的魯棒性；根據(jù)控制品質(zhì)的二次型性能指標連續(xù)對預(yù)測輸出進行優(yōu)化計算，實時對模型失配、時變和干擾等引起的不確定性因素進行補償，提高系統(tǒng)的控制效果；PROFI投入后，AGC狀態(tài)下以2% Pe /min負荷率變化時的響應(yīng)時間為57秒，壓力最大偏差0.208MPa

46、，汽包水位變化最高和最低之差為-38.86mm，爐膛負壓變化曲線最高值和最低值差－145Pa，主蒸汽溫度偏差穩(wěn)態(tài)基本控制在2℃以內(nèi)，動態(tài)基本控制在5℃以內(nèi)。</p><p>　　1.10 SIS系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展</p><p>　　SIS系統(tǒng)是實現(xiàn)電廠管理信息系統(tǒng)與各種分散控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換、實時信息共享的橋梁，其功能包括廠級實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，廠級性能計算與分析。在電網(wǎng)明確調(diào)度方式有非直

47、調(diào)方式且應(yīng)用軟件成熟的前提下，可以設(shè)置負荷調(diào)度分配功能。設(shè)備故障診斷功能、壽命管理功能、系統(tǒng)優(yōu)化功能以及其它功能（根據(jù)電廠實際情況確定是否設(shè)置）[3]。自從國家電力公司電力規(guī)劃總院在2000年提出這一概念和規(guī)劃后，至今估計有200家多電廠建立了SIS系統(tǒng)，可謂發(fā)展相當(dāng)迅速。</p><p>　　但是自從SIS系統(tǒng)投運以來，其所起的作用只是數(shù)據(jù)的采集、存儲、顯示和可打印各類生產(chǎn)報表，能夠真正把SIS的應(yīng)用功能盡情發(fā)

48、揮出來的很少，其面向統(tǒng)計／生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)分析工具，基于熱經(jīng)濟性分析的運行優(yōu)化，以品質(zhì)經(jīng)濟性為目標的控制優(yōu)化，以提高可靠性為目的的設(shè)備故障診斷等功能基本多數(shù)都未能付緒實施。其原因主要有設(shè)計不夠完善，多數(shù)SIS廠家并沒有完全吃透專業(yè)性極強的后臺程序及算法，使其在生產(chǎn)實際中未能發(fā)揮作用，加上與現(xiàn)場生產(chǎn)脫節(jié)，因此SIS代理商所能做的只是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，邊搭建一個基本的SIS 架構(gòu)邊進行摸索。此外SIS應(yīng)涵蓋哪些內(nèi)容沒有統(tǒng)一的標準也緩慢了其功能的應(yīng)

49、用。</p><p>　　但從大的方向上看，SIS系統(tǒng)的建設(shè)符合技術(shù)發(fā)展的需要和中國電力市場發(fā)展的趨勢，將給發(fā)電廠特別是大型的現(xiàn)代化發(fā)電廠帶來良好的經(jīng)濟效益。</p><p>　　2. 電力行業(yè)熱工自動化系統(tǒng)的未來發(fā)展動向及前景</p><p>　　隨著國家法律對環(huán)保日益嚴格的要求和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步，未來熱工系統(tǒng)將圍繞 “節(jié)能增效，可持續(xù)發(fā)展”的主題，向智能化、

50、網(wǎng)絡(luò)化、透明化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展，新的測量控制原理和方法不斷得以應(yīng)用，將使機組的運行操作和故障處理，象操作普通計算機一樣方便。2.1 單元機組監(jiān)控智能化是熱工自動化系統(tǒng)發(fā)展方向</p><p>　　單元機組DCS的普及應(yīng)用，使得機組的監(jiān)控面貌煥然一新，但是它的監(jiān)控智能化程度在電力行業(yè)卻沒有多大提高。雖然許多智能化的監(jiān)視、控制軟件在國內(nèi)化工、冶金行業(yè)中都有較好的應(yīng)用并取得效益，可在我國電力行

51、業(yè)直到近幾年才開始有所起步。隨著技術(shù)的進步，火電廠單元機組自動化系統(tǒng)的智能化將是一種趨勢，因此未來數(shù)年里，實現(xiàn)信息智能化的儀表與軟件將會在火電廠得到發(fā)展與應(yīng)用，如：</p><p>　　儀表智能管理軟件，將對現(xiàn)場智能傳感器進行在線遠程組態(tài)和參數(shù)設(shè)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(tài)變化，如掉電、高低限報警

52、、取壓管路是否有堵或零位是否有飄移等。</p><p>　　閥門智能管理軟件將對智能化閥門進行在線組態(tài)、調(diào)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(xiàn)預(yù)測性維護提供決策。</p><p>　　重要轉(zhuǎn)動設(shè)備的狀態(tài)智能管理軟件將對重要轉(zhuǎn)動設(shè)備的狀態(tài)如送風(fēng)機，引風(fēng)機，給水泵等，綜合采用基于可靠性的狀態(tài)監(jiān)測多種技術(shù)，通過振動、油的分析以及

53、電機診斷，快速分析（是否存在平衡不好,基礎(chǔ)松動, 沖擊負荷，軸承磨損）等現(xiàn)象和識別故障隱患, 在隱患尚未擴展之前發(fā)出報警，為停機檢修提供指導(dǎo)和幫助。</p><p>　　智能化報警軟件將對報警信號進行匯類統(tǒng)計、分析和預(yù)測，對機組運行趨勢和狀態(tài)作出分析、判斷，用以指導(dǎo)運行人員的操作；故障預(yù)測、故障診斷以及狀態(tài)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(fā)揮作用。單元機組監(jiān)控智能化將帶來機組檢修

54、方式的轉(zhuǎn)變，以往定期的、被動式維護將向預(yù)測性、主動式為主的維護方式過渡，檢修計劃將根據(jù)機組實際狀況安排。</p><p>　　2.2 過程控制優(yōu)化軟件將得到進一步應(yīng)用</p><p>　　進一步提高模擬量控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍和品質(zhì)指標，是火電廠熱工自動化控制技術(shù)研究的一個方向。雖然目前有關(guān)自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，在電廠控制系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用的報道有不少，但據(jù)筆者了解真正運

55、行效果好的不多。隨著電力行業(yè)競爭的加劇，安全、經(jīng)濟效益方面取得明顯效果、通用性強、安裝調(diào)試方便的優(yōu)化控制專用軟件（尤其是燃燒和蒸汽溫度優(yōu)化、性能分析軟件、）將會在電廠得到親睞、進一步發(fā)展與應(yīng)用。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　總體來講，熱工自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是高速化、智能化、一體化和透明化。對故障信息的研究和充分利用是發(fā)掘熱工故障診斷

56、與故障預(yù)測的基礎(chǔ)，現(xiàn)場總線的應(yīng)用，為熱工自動化系統(tǒng)的進一步發(fā)展提供了不斷拓展的空間?，F(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，將改寫熱工調(diào)節(jié)系統(tǒng)的指標。隨著計算機技術(shù)的進步，網(wǎng)絡(luò)化的保護及故障信息系統(tǒng)將會不斷發(fā)展，最終基于網(wǎng)絡(luò)大容量數(shù)據(jù)傳輸可實現(xiàn)，遠程專家監(jiān)控診斷系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，火電廠檢修運行維護的結(jié)構(gòu)將徹底改變，屆時僅需少量人員進行機組的運行維護，更多的是通過遠程專家監(jiān)控診斷系統(tǒng)（類似于電力調(diào)度），實現(xiàn)對機組的運行監(jiān)控、維護和故障診斷、處理。 </p

57、><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1. 侯子良.2000年的火電廠自動化水平展望.工業(yè)儀表與自動化裝置，1998，(2).2. 吳欽偉.瞄準關(guān)鍵技術(shù)，振興儀表工業(yè).自動化儀表，1998，(1).3. Michael Babb. The Disppearing DCS. Control Engineering, 1992,(7).4. Ala

58、n Reeve. Fieldbus Saga Still Keep Doing. Control & Instrumentation, 1994,(11).5. 徐湘元，毛宗源.過程控制的發(fā)展方向——智能控制.化工自動化及儀表，1998，(2).6. 李陽春；火電廠熱工自動化發(fā)展和展望；電站系統(tǒng)工程；2003年06期.</p><p><b>　　致 謝</b></p&g