電力行業(yè)熱工自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展
 
     總體來講，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、智能化、一體化和透明化。對(duì)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(cè)的基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用，為熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了不斷拓展的空間。

    1 當(dāng)前電力行業(yè)熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

   隨著世界高科技的飛速發(fā)展和我國機(jī)組容量的快速提高，電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)不斷地從相關(guān)學(xué)科中吸取*新成果而迅速發(fā)展和完善，近幾年更是日新月異，一方面作為機(jī)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(jí)監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)（SIS）、現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)化系統(tǒng)注入了新的活力。

    1.1  DCS的應(yīng)用與發(fā)展

   火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展變化，在二十世紀(jì)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(kuò)展。

    1.1.1 DCS應(yīng)用范圍的迅速擴(kuò)展

   20世紀(jì)末，DCS在國內(nèi)燃煤機(jī)組上應(yīng)用時(shí)，其監(jiān)控功能覆蓋范圍還**DAS、MCS、FSSS和SCS四項(xiàng)。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)用的主要功能子系統(tǒng)仍然還是以上四項(xiàng)，但實(shí)際上近幾年DCS的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)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(jī)組（如浙江玉環(huán)電廠1000MW機(jī)組）的各個(gè)控制子系統(tǒng)**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。可以說只要工藝上能夠?qū)崿F(xiàn)的系統(tǒng)，DCS都能實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行可靠控制。

    1.1.2 單元機(jī)組控制系統(tǒng)一體化的崛起

   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(jī)組的煙氣濕法脫硫控制直接進(jìn)入單元機(jī)組DCS控制的成功運(yùn)行，標(biāo)志著控制系統(tǒng)一體化，在DCS技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)下而走向成熟。

   由于一體化減少了信號(hào)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)量，降低了維護(hù)的工作量及費(fèi)用，所以近幾年一體化控制系統(tǒng)在不同容量的新建機(jī)組中逐漸得到應(yīng)用，如浙江華能玉環(huán)電廠4×1000MW機(jī)組、臺(tái)州電廠2×300MW機(jī)組和安徽鳳臺(tái)電廠4×600MW機(jī)組均全廠采用西屋Ovation系統(tǒng)，國華浙能寧海電廠4×600MW機(jī)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(jī)組全廠采用I/A系統(tǒng)，浙江樂清電廠4×600MW機(jī)組全廠采用ABB公司的SYMPHONY系統(tǒng)等。

   控制系統(tǒng)一體化的實(shí)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。

    1.1.3 DCS結(jié)構(gòu)變化，應(yīng)用技術(shù)得到快速發(fā)展

   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(qiáng)調(diào)的是控制功能盡可能分散，由此帶來的是使用過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(yùn)行可靠性，相反到有可能導(dǎo)致故障停機(jī)的概率增加。何況單元機(jī)組各個(gè)控制系統(tǒng)間的信號(hào)聯(lián)系千絲萬縷，互相牽連，一對(duì)控制器故障就可能導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，即使沒有直接導(dǎo)致停機(jī)，也會(huì)影響其它控制器因失去正確的信號(hào)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**措施（包括采用**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(gè)控制系統(tǒng)和非常復(fù)雜的控制功能集中在一對(duì)控制器中，以及上述所說的單元機(jī)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。

   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(tái)，獨(dú)立的應(yīng)用軟件體系，標(biāo)準(zhǔn)化的通訊協(xié)議，PLC控制器的融入，F(xiàn)CS功能的實(shí)現(xiàn)，一鍵啟動(dòng)技術(shù)的成功應(yīng)用等，都為DCS增添了新的活力，功能進(jìn)一步提高，應(yīng)用范圍更加寬廣。

    1.2  全廠輔控系統(tǒng)走向集中監(jiān)控

   一個(gè)火電廠有10多個(gè)輔助車間，國內(nèi)過去通常都是由PLC和上位機(jī)構(gòu)成各自的網(wǎng)絡(luò)，在各車間控制室內(nèi)單獨(dú)控制，因此得配備大量的運(yùn)行人員。為了提高外圍設(shè)備控制水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，達(dá)到減員增效的目的，隨著DCS技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊功能的提高，目前各個(gè)輔助車間的控制已趨向適度集中，整合成一個(gè)輔控網(wǎng)（簡稱BOP即Balance OfPlant的縮寫）方向發(fā)展，即將相互獨(dú)立的各個(gè)外圍輔助系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行集成，在全廠IT系統(tǒng)上進(jìn)行運(yùn)行狀況監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)外圍控制少人值班或無人值班。

   近幾年新建工程迅速向這個(gè)方向發(fā)展。如國華浙能寧海電廠一期工程（4×600MW）燃煤機(jī)組BOP覆蓋了水、煤、灰等共13個(gè)輔助車間子系統(tǒng)的監(jiān)控，下設(shè)水、煤、灰三個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，集中監(jiān)控點(diǎn)設(shè)在四機(jī)一控室里，打破了傳統(tǒng)的全廠輔助車間運(yùn)行管理模式，不但比常規(guī)減員30%，還提升了全廠運(yùn)行管理水平。整個(gè)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(hù)費(fèi)用[1]。由于取消了多個(gè)就地控制室，使得基建費(fèi)用和今后的維護(hù)費(fèi)用都減少。一些老廠的輔助車間也在進(jìn)行BOP改造，其中浙江省**家完成改造的是嘉興發(fā)電廠2×300MW機(jī)組，取得較好效果。

  1.3  變頻技術(shù)的普及應(yīng)用與發(fā)展

   變頻器作為控制系統(tǒng)的一個(gè)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(diǎn)，前些年在火電廠小型電機(jī)（如給粉機(jī)、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(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，低速轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)及社會(huì)效益上產(chǎn)生的顯著效應(yīng)，因此繼一些中小型電機(jī)上普遍應(yīng)用后，近年來交流變頻調(diào)速技術(shù)，擴(kuò)展到一些高壓電機(jī)的控制上試用，如送、引風(fēng)機(jī)和給水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制等。

   因?yàn)樘N(yùn)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(duì)電網(wǎng)的諧波干擾減少，更多機(jī)組的風(fēng)機(jī)、水泵上的大電機(jī)會(huì)走向變頻調(diào)速控制，在一段時(shí)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。

    1.4  局部系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線

   自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，帶來新型自動(dòng)化儀表的涌現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)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(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、快速性和機(jī)組運(yùn)行的**可靠性，解決現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)代化管理，以及降低工程投資等的一項(xiàng)先進(jìn)的和有效的組合。目前在西方發(fā)達(dá)國家，現(xiàn)場(chǎng)總線已應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)，其中電力行業(yè)*典型的是德國尼德豪森電廠2×950MW機(jī)組的控制系統(tǒng)，采用的就是PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線。

   我國政府從“九五”起，開始投資支持現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)總線對(duì)電廠的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、生產(chǎn)和管理等方面影響的研究，因此現(xiàn)場(chǎng)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(gè)工程應(yīng)用了現(xiàn)場(chǎng)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(jī)組的開、閉式水系統(tǒng)中的電動(dòng)門控制采用ProfibusDP總線技術(shù)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用原裝進(jìn)口德國歐瑪公司的一體化智能型產(chǎn)品PumaMatic，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**性可靠性，總線光纖、作為總線上的**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)頭個(gè)在過程控制中采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的火力發(fā)電廠。

   華能玉環(huán)電廠的補(bǔ)給水處理系統(tǒng)和廢水系統(tǒng)[2]，采用了二層通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，其鏈路設(shè)備和主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)采用冗余配置?？刂葡到y(tǒng)人機(jī)終端與主控制器之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，以太網(wǎng)交換機(jī)采用ITP形式接口，四臺(tái)交換機(jī)構(gòu)成光纖高速路網(wǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層之間采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線通訊。主環(huán)網(wǎng)采用光纜，分支現(xiàn)場(chǎng)總線通訊選用總線電纜。配置二套冗余的主控制器，分別用于鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)和廢水系統(tǒng)，且各自有兩條由光電耦合器組成的現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)形光纜網(wǎng)構(gòu)成冗余配置，所有現(xiàn)場(chǎng)儀表和氣動(dòng)閥門定位器（均采用帶PA總線接口），通過DP/PA耦合器連接到現(xiàn)場(chǎng)總線上。中低壓電器設(shè)備（MCC）采用具有現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口功能的智能電機(jī)控制器。加藥泵的電動(dòng)機(jī)采用帶總線的變頻器。鍋爐補(bǔ)給水的陰陽離子床氣動(dòng)隔膜閥的電磁控制閥，采用具有總線接口的閥島來控制，閥島與現(xiàn)場(chǎng)總線連接。這是國內(nèi)在局部過程控制中**采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的頭個(gè)火電廠，其應(yīng)用實(shí)踐表明，輔控網(wǎng)**采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已成熟。

    1.5  熱工控制優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

   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(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能*優(yōu)化方面的要求，汽溫超標(biāo)已經(jīng)成為制約機(jī)組負(fù)荷變化響應(yīng)能力和**穩(wěn)定運(yùn)行的主要障礙之一（燃燒優(yōu)化主要是鍋爐專業(yè)在進(jìn)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(dòng)態(tài)求解優(yōu)化問題的模型預(yù)測(cè)控制（簡稱MPC）法、讓自動(dòng)裝置模擬人工操作的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜被控對(duì)象自動(dòng)控制的模糊控制法、利用熟練操作員手動(dòng)成功操作的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在常規(guī)的串級(jí)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。

  如寧海發(fā)電廠使用的西門子公司PROFI系統(tǒng)，充分使用了基于模型的現(xiàn)代控制理論，其中汽溫控制原理示意圖如圖1所示。

圖1  機(jī)組汽溫控制原理示意圖

   圖1中，用基于狀態(tài)空間算法的狀態(tài)觀測(cè)器解決汽溫這種大滯后對(duì)象的延遲造成的控制滯后，焓值變?cè)鲆婵刂破鹘鉀Q蒸汽壓力的變化對(duì)溫度控制的影響，基于模型的Smith預(yù)估器對(duì)導(dǎo)前溫度的變化進(jìn)行提前控制；通過自學(xué)習(xí)功能塊實(shí)時(shí)補(bǔ)償減溫水閥門特性的變化；而對(duì)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(jī)組效率；在機(jī)組協(xié)調(diào)控制模塊中，采用非*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(biāo)連續(xù)對(duì)預(yù)測(cè)輸出進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，實(shí)時(shí)對(duì)模型失配、時(shí)變和干擾等引起的不確定性因素進(jìn)行補(bǔ)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(fù)荷率變化時(shí)的響應(yīng)時(shí)間為57秒，壓力*大偏差0.208MPa，汽包水位變化*高和*低之差為-38.86mm，爐膛負(fù)壓變化曲線*高值和*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(dòng)態(tài)基本控制在5℃以內(nèi)。

    1.6  SIS系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展

   SIS系統(tǒng)是實(shí)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(shí)時(shí)信息共享的橋梁，其功能包括廠級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，廠級(jí)性能計(jì)算與分析。在電網(wǎng)明確調(diào)度方式有非直調(diào)方式且應(yīng)用軟件成熟的前提下，可以設(shè)置負(fù)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(shí)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(jì)有200家多電廠建立了SIS系統(tǒng)，可謂發(fā)展相當(dāng)迅速。

   但是自從SIS系統(tǒng)投運(yùn)以來，其所起的作用只是數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、顯示和可打印各類生產(chǎn)報(bào)表，能夠真正把SIS的應(yīng)用功能盡情發(fā)揮出來的很少，其面向統(tǒng)計(jì)／生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)分析工具，基于熱經(jīng)濟(jì)性分析的運(yùn)行優(yōu)化，以品質(zhì)經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)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(shí)施。其原因主要有設(shè)計(jì)不夠完善，多數(shù)SIS廠家并沒有完全吃透專業(yè)性極強(qiáng)的后臺(tái)程序及算法，使其在生產(chǎn)實(shí)際中未能發(fā)揮作用，加上與現(xiàn)場(chǎng)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(gè)基本的SIS架構(gòu)邊進(jìn)行摸索。此外SIS應(yīng)涵蓋哪些內(nèi)容沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)也緩慢了其功能的應(yīng)用。

   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(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，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(jì)效益。

2 電力行業(yè)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的未來發(fā)展動(dòng)向及前景

    隨著國家法律對(duì)環(huán)保日益嚴(yán)格的要求和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)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、網(wǎng)絡(luò)化、透明化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展，新的測(cè)量控制原理和方法不斷得以應(yīng)用，將使機(jī)組的運(yùn)行操作和故障處理，象操作普通計(jì)算機(jī)一樣方便。
   2.1  單元機(jī)組監(jiān)控智能化是熱工自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展方向

   單元機(jī)組DCS的普及應(yīng)用，使得機(jī)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，可在我國電力行業(yè)直到近幾年才開始有所起步。隨著技術(shù)的進(jìn)步，火電廠單元機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化將是一種趨勢(shì)，因此未來數(shù)年里，實(shí)現(xiàn)信息智能化的儀表與軟件將會(huì)在火電廠得到發(fā)展與應(yīng)用，如：

   儀表智能管理軟件，將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能傳感器進(jìn)行在線遠(yuǎn)程組態(tài)和參數(shù)設(shè)置、對(duì)因安裝位置和高靜壓造成的零位飄移進(jìn)行遠(yuǎn)程修正，精度自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)定，計(jì)算各類誤差,并生成標(biāo)定曲線和報(bào)告；自動(dòng)跟蹤并記錄儀表運(yùn)行過程中綜合的狀態(tài)變化，如掉電、高低限報(bào)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(duì)智能化閥門進(jìn)行在線組態(tài)、調(diào)試、自動(dòng)標(biāo)定和開度階躍測(cè)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**評(píng)估，為實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)提供決策。

   重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)智能管理軟件將對(duì)重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)如送風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，給水泵等，綜**用基于可靠性的狀態(tài)監(jiān)測(cè)多種技術(shù)，通過振動(dòng)、油的分析以及電機(jī)診斷，快速分析（是否存在平衡不好,基礎(chǔ)松動(dòng),沖擊負(fù)荷，軸承磨損）等現(xiàn)象和識(shí)別故障隱患, 在隱患尚未擴(kuò)展之前發(fā)出報(bào)警，為停機(jī)檢修提供指導(dǎo)和幫助。

   智能化報(bào)警軟件將對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行匯類統(tǒng)計(jì)、分析和預(yù)測(cè)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行趨勢(shì)和狀態(tài)作出分析、判斷，用以指導(dǎo)運(yùn)行人員的操作；故障預(yù)測(cè)、故障診斷以及狀態(tài)維修等專用軟件，將在提高機(jī)組運(yùn)行的**性，*大限度地挖掘機(jī)組潛力中發(fā)揮作用。

   單元機(jī)組監(jiān)控智能化將帶來機(jī)組檢修方式的轉(zhuǎn)變，以往定期的、被動(dòng)式維護(hù)將向預(yù)測(cè)性、主動(dòng)式為主的維護(hù)方式過渡，檢修計(jì)劃將根據(jù)機(jī)組實(shí)際狀況安排。

    2.2  過程控制優(yōu)化軟件將得到進(jìn)一步應(yīng)用

   進(jìn)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(biāo)，是火電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)研究的一個(gè)方向。雖然目前有關(guān)自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測(cè)、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(bào)道有不少，但據(jù)筆者了解真正運(yùn)行效果好的不多。隨著電力行業(yè)競(jìng)爭的加劇，**、經(jīng)濟(jì)效益方面取得明顯效果、通用性強(qiáng)、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(huì)在電廠得到親睞、進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。

   目前機(jī)組的AGC均為單機(jī)方式（由調(diào)度直接把負(fù)荷指令發(fā)給投入AGC的機(jī)組）。由于電網(wǎng)負(fù)荷變化頻繁，使投入AGC的機(jī)組始終處于相應(yīng)的變負(fù)荷狀態(tài)，鍋爐的蒸汽壓力和溫度波動(dòng)幅度大，輔機(jī)、閥門、擋板等設(shè)備動(dòng)作頻繁，這種方式對(duì)機(jī)組和設(shè)備的壽命都會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。隨著發(fā)電成本的提高，發(fā)電企業(yè)需從各個(gè)角度考慮如何切實(shí)降低電廠運(yùn)行成本，延長機(jī)組的使用壽命。因此配置全廠負(fù)荷分配系統(tǒng)（即電網(wǎng)調(diào)度向電廠發(fā)一個(gè)全廠負(fù)荷指令，由電廠的全廠負(fù)荷分配系統(tǒng)，以機(jī)組的煤耗成本特性為基礎(chǔ)，在機(jī)組允許的變化范圍內(nèi)，經(jīng)濟(jì)合理地選擇安排機(jī)組的負(fù)荷或變負(fù)荷任務(wù)，使全廠發(fā)電的煤耗成本*低，降低電廠的發(fā)電成本）將是發(fā)電企業(yè)必然的要求，相信不久的將來，單機(jī)AGC方式將會(huì)向全廠負(fù)荷分配方式轉(zhuǎn)變。

   SIS系統(tǒng)將結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行二次開發(fā)，促進(jìn)自身應(yīng)用技術(shù)走向成熟，在確?；痣姀S**、環(huán)保、高效益及深化信息化技術(shù)應(yīng)用中發(fā)揮作用。

    2.3  現(xiàn)場(chǎng)總線與DCS相互依存發(fā)展

   未來一段時(shí)間里，現(xiàn)場(chǎng)總線將與DCS、PLC相互依存發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線借助于DCS和PLC平臺(tái)發(fā)展自身的應(yīng)用空間，DCS和PLC則借助于現(xiàn)場(chǎng)總線完善自身的功能。

    2.3.1 現(xiàn)場(chǎng)總線與DCS的關(guān)系

   現(xiàn)場(chǎng)總線作為一個(gè)完整的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，目前還難以迅速應(yīng)用到整個(gè)電廠中，而DCS雖然是電廠目前在線運(yùn)行機(jī)組的主流控制系統(tǒng)，但由于其檢測(cè)和執(zhí)行等現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)仍采用模擬量信號(hào)，無法滿足工程師站上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行診斷、維護(hù)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(xié)議國際標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場(chǎng)總線和適合現(xiàn)場(chǎng)總線連接的智能化儀表、閥門，并將自身的輸出驅(qū)動(dòng)功能分離移到現(xiàn)場(chǎng)或由現(xiàn)場(chǎng)智能驅(qū)動(dòng)器代替，功能簡單且相對(duì)集中的控制系統(tǒng)下放到采用FCS控制和處理功能的現(xiàn)場(chǎng)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(jī)控制用電纜，通過全數(shù)字化通信與控制室連接。將有助于降低電廠造價(jià)，提高自身的可靠性，拓寬各自的功能，推動(dòng)各自的發(fā)展。除新建電廠將會(huì)更多的采用現(xiàn)場(chǎng)總線的智能設(shè)備外，也會(huì)成為運(yùn)行多年的機(jī)組下一步的改造計(jì)劃。

    2.3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線與PLC的關(guān)系

   現(xiàn)場(chǎng)總線在電廠的應(yīng)用將借助于PLC，這不但因?yàn)镻LC已廣泛應(yīng)用于電廠輔助設(shè)備的控制，將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和產(chǎn)品溶合到PLC系統(tǒng)中，成為PLC系統(tǒng)中的一部分或者成為PLC系統(tǒng)的延伸部分，在輔助設(shè)備的控制中將直接明顯地體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益。還因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線和PLC的制造商間關(guān)系密切，如Contr01．Net、ProfiBus等本身就是由PLC的主要生產(chǎn)供貨商支持開發(fā)。

   由于電廠現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境惡劣，溫度高、灰塵多、濕度變化大，因此現(xiàn)場(chǎng)總線在電廠應(yīng)用，首先要解決的是自身質(zhì)量。

    2.4  輔助車間（系統(tǒng)）集控將得到**推廣

   隨著發(fā)電廠對(duì)減員增效的要求和運(yùn)行人員整體素質(zhì)的提高，輔助車間（系統(tǒng)）通過輔控網(wǎng)集控將會(huì)得到進(jìn)一步**推廣。但在實(shí)施過程中，目前要解決好以下問題：

   （1）輔控系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)量大（浙江寧海電廠已達(dá)到10000點(diǎn)），各輔助車間物理位置分散，存在遠(yuǎn)距離通信、信號(hào)衰減和網(wǎng)絡(luò)干擾問題，因此監(jiān)控系統(tǒng)主干通信網(wǎng)宜采用多模光纜以確保通信信號(hào)的可靠性。

   （2）各輔助控制系統(tǒng)采用不同的控制設(shè)備，控制系統(tǒng)的通信接口協(xié)議不同，甚至不同的物理接口，因此須解決網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換問題，選型時(shí)應(yīng)事先規(guī)定好各系統(tǒng)間的接口連接協(xié)議。

   （3）各個(gè)輔助車間的控制系統(tǒng)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(jī)界面很有可能不一致。因此選型時(shí)應(yīng)注意上位機(jī)軟件，設(shè)計(jì)統(tǒng)一的人機(jī)界面，采用統(tǒng)一的風(fēng)格及操作方式，以便方便各系統(tǒng)畫面接入BOP網(wǎng)絡(luò)。

   輔助車間集控系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，除了自身的技術(shù)以外，很大程度上取決于輔助系統(tǒng)本身的自動(dòng)投入情況。因此高可靠性的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)作靈活可靠的限位開關(guān)、智能化的變送器將會(huì)得到應(yīng)用；

  2.5  單元機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)的物理配置趨向集中布置

   過去一個(gè)集控室的概念，通常為一臺(tái)單元機(jī)組獨(dú)用或?yàn)槎_(tái)機(jī)組合用，電子室分成若干個(gè)小型的電子設(shè)備間，分別布置在鍋爐、汽輪機(jī)房或其它主設(shè)備附近。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了電纜。但隨著機(jī)組容量的提高、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和管理水平的深化，近幾年集控室的概念擴(kuò)大，出現(xiàn)了全廠單元機(jī)組集中于一個(gè)控制室，單元機(jī)組的電子設(shè)備間集中，現(xiàn)場(chǎng)一般的監(jiān)視信號(hào)大量采用遠(yuǎn)程I/O柜的配置方式趨勢(shì)，如浙江省國華浙能寧海發(fā)電廠（獲國家金獎(jiǎng)），一期工程四臺(tái)機(jī)組一個(gè)控制室集中監(jiān)控，單元機(jī)組電子室集中，提高了機(jī)組運(yùn)行管理水平。

    2.6  APS技術(shù)應(yīng)用

   APS是機(jī)組級(jí)順序控制系統(tǒng)的代名詞。在機(jī)組啟動(dòng)中，僅需按下一個(gè)啟動(dòng)控制鍵，整個(gè)機(jī)組就將按照設(shè)計(jì)的先后順序、規(guī)定的時(shí)間和各控制子系統(tǒng)的工作情況，自動(dòng)啟停過程中的相關(guān)設(shè)備，協(xié)調(diào)機(jī)爐電各系統(tǒng)的控制，在少量人工干預(yù)甚至完全不用人工干預(yù)的情況下，自動(dòng)地完成整臺(tái)機(jī)組的啟停。但由于設(shè)備自身的可控性和可用率不滿足自動(dòng)化要求，加上一些工藝和技術(shù)上還存在問題，需要深入地分析研究和改進(jìn)，所以目前燃煤機(jī)組實(shí)施APS系統(tǒng)的還不多見。

   由于APS系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是電廠運(yùn)行規(guī)程的程序化，其優(yōu)勢(shì)在于可以大大減輕運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，避免人為操作中的各種不穩(wěn)定因素，縮短機(jī)組啟停時(shí)間。作為提高生產(chǎn)效率和機(jī)組整體自動(dòng)化水平，增強(qiáng)在電力企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭能力行之有效的方法，將會(huì)成為未來機(jī)組控制發(fā)展的方向之一，引導(dǎo)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)廠商和電廠人員更多地去深入研究，設(shè)計(jì)和完善功能，并付緒實(shí)施。

    2.7  無線測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

   無線測(cè)量技術(shù)能監(jiān)視和控制運(yùn)行過程中發(fā)生的更多情況，獲得關(guān)鍵的工藝信息，整合進(jìn)入DCS。除節(jié)省大量安裝成本以外，還將推動(dòng)基本過程和自動(dòng)化技術(shù)的改善。如供熱、供油和煤計(jì)量，酸堿、污水區(qū)域測(cè)量等，都可能通過無線測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

    2.8  提高熱工自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性研究將深入

   由于熱控系統(tǒng)硬軟件的性能與質(zhì)量、控制邏輯的完善性和合理性、保護(hù)信號(hào)的取信方式和配置、保護(hù)連鎖信號(hào)的定值和延遲時(shí)間設(shè)置，以及熱控人員的檢修和維護(hù)水平方面，都還存在一些不足之處，由此使得熱控保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)作引起機(jī)組跳閘事件還時(shí)有發(fā)生。在電力生產(chǎn)企業(yè)面臨**考核風(fēng)險(xiǎn)增加和市場(chǎng)競(jìng)爭加劇的環(huán)境下，本著電力生產(chǎn)“****，預(yù)防為主”的方針，以及效益優(yōu)先原則，從提高熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性著手，深入開展技術(shù)研究，是熱工自動(dòng)化系統(tǒng)近期的一項(xiàng)急需進(jìn)行的工作。

   提高熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性技術(shù)研究工作，包括控制軟硬件的合理配置，采集信號(hào)的可靠性、干擾信號(hào)的抑制，控制邏輯的優(yōu)化、控制系統(tǒng)故障應(yīng)急預(yù)案的完善等。隨著機(jī)組控制可靠性要求的提高，重要控制子系統(tǒng)的硬件配置中，將會(huì)采用**型控制器、**型PLC系統(tǒng)或者它們的整合，保護(hù)采集信號(hào)將會(huì)更多的采用三選二判斷邏輯。獨(dú)立的測(cè)量裝置需要設(shè)計(jì)干擾信號(hào)抑制功能。此外基建機(jī)組一味以*低價(jià)中標(biāo)的招標(biāo)模式也應(yīng)得到扭轉(zhuǎn)（*低價(jià)中標(biāo)，迫使廠商通過減少配置來降低投標(biāo)價(jià)，導(dǎo)致控制系統(tǒng)可靠性下降）。

    2.9  火電廠機(jī)組檢修運(yùn)行維護(hù)方式將改變

   隨著電力市場(chǎng)的競(jìng)爭，發(fā)電企業(yè)將趨向集約化經(jīng)營和管理結(jié)構(gòu)扁平化，為提高經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)電企業(yè)在多發(fā)電，以提高機(jī)組利用小時(shí)的同時(shí)，將會(huì)通過減少生產(chǎn)人員的配備，密切與外包檢修企業(yè)之間的聯(lián)系，讓專業(yè)檢修隊(duì)伍取替本廠檢修隊(duì)伍的方式來提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此檢修維修工作社會(huì)化將是一種趨勢(shì)。此外DCS的一體化及其向各功能領(lǐng)域滲透，提高電廠整體協(xié)調(diào)和信息化、自動(dòng)化水平的同時(shí)，也將會(huì)使電廠原專業(yè)間及專業(yè)內(nèi)的分工重新調(diào)整，比如熱工與電氣二次回路的專業(yè)劃分打通。為了降低成本，電廠不再保持大批的檢修維修人員，因此檢修維護(hù)方式也將因此而改變，比如讓生產(chǎn)廠家和代理公司承擔(dān)DCS和相關(guān)設(shè)備的檢修工作。

   電廠機(jī)組容量的不斷增大，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)所依賴的測(cè)量儀表也大量增加。在現(xiàn)場(chǎng)總線和智能儀表未**使用的情況下，這些儀表還需定期校驗(yàn)。為提高測(cè)量儀表校驗(yàn)工作的效率，實(shí)現(xiàn)測(cè)量儀表從校驗(yàn)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)臺(tái)帳的建立、設(shè)備校驗(yàn)計(jì)劃和日常維護(hù)工作的產(chǎn)生、執(zhí)行、校驗(yàn)、數(shù)據(jù)輸入、終結(jié)及統(tǒng)計(jì)分析，周期調(diào)整等的全過程自動(dòng)管理代替人工管理，將是電廠儀表管理發(fā)展的趨勢(shì)，因此全自動(dòng)儀表校驗(yàn)裝置和自動(dòng)管理軟件的需求量將會(huì)迅速增加。

   總體來講，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、智能化、一體化和透明化。對(duì)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(cè)的基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用，為熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)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(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)化的保護(hù)及故障信息系統(tǒng)將會(huì)不斷發(fā)展，*終基于網(wǎng)絡(luò)大容量數(shù)據(jù)傳輸可實(shí)現(xiàn)，遠(yuǎn)程專家監(jiān)控診斷系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，火電廠檢修運(yùn)行維護(hù)的結(jié)構(gòu)將徹底改變，屆時(shí)僅需少量人員進(jìn)行機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)，更多的是通過遠(yuǎn)程專家監(jiān)控診斷系統(tǒng)（類似于電力調(diào)度），實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)控、維護(hù)和故障診斷、處理。