自动控制理论在发电厂热控专业中的应用与实践

自动控制理论在发电厂热控专业中的应用与实践

王琛

陕西能源赵石畔煤电有限公司 陕西省榆林市719199

摘要：随着社会经济的快速发展，我国用电量逐渐增加。为满足人们正常的生产生活，供电企业必须改进发电系统，提高发电效率，以不断提升供电服务质量，让供电系统更加安全、稳定。就目前来看，火电厂主要通过热控自动化控制系统实现日常电厂自动化执行机构的系统化控制，因此，热控自动化控制系统中的设备是否能正常运行，直接决定了供电系统能否安全、稳定地运行。火力发电厂应加大对热控自动化控制设备调试和安装的重视程度，提高火电厂热控自动化运行的稳定性。

关键词：发电厂；自动控制；热控应用；实践

引言

在火力发电厂中，PLC热控系统本身具有系统程序复杂性较高的特点，因此在使用中很容易受到各项因素的影响，进而对PLC热控系统的运行造成干扰和阻碍，导致火力发电厂的正常生产运行也会受到一定的影响。基于对PLC热控系统重要性的考虑，必须做好对PLC热控系统使用、运行情况的管控，针对当前PLC热控系统运行过程中存在的干扰问题进行针对性调整，保障火力发电厂生产活动的顺利进行。

1热控自动化控制设备概述

热控自动化控制设备，主要由分散控制和现场总线控制两个系统组成，发挥对各单元机组的检测和控制功能，维持各单元机组正常操作，一旦发现故障，第一时间停机（生成故障跳闸首出）、报警、诊断故障类型，并对故障进行自动化处理。发电厂的汽水系统、燃烧系统和油系统等方面都需用到这类设备，以便实现对蒸汽设备和锅炉等高危环节的自动化控制，让整个发电机组运行得更加安全、稳定。热控自动化控制系统多由报警、检测、控制等多个系统组成，通过高速网络构成的局域网连接各类设备，实现数据在设备中的高效传递、交换和共享，保障发电厂的高效运行。与发电厂使用的传统控制、报警体系相比，热控自动化控制系统可为发电厂各个环节建立保护机制，在相关设计方案中，往往会结合发电厂运行实际融入针对单元机组运行状态和参数的特异化设置，可更好地减轻人工工作量，降低操作人员的风险系数，保障他们的生命安全。同时，发电厂热控自动化设备和控制系统中始终在融入先进智能技术，可自主诊断异常并立即进行自动化处理，最大限度地控制事故影响范围，以防对机组核心设备带来无法修复的损害，有效提高运行和维护效率，为发电厂的运行提供良好的环境，促进发电厂发电系统更加稳定、高效地运行，更好地满足人们的用电需求。在今后的发展中，也会通过不断优化升级设备，提高系统的安全性。

2发电厂热控系统主要故障

2.1外部环境导致的故障

由于发电厂运行环境复杂，在长期运行中，电缆会由于外部环境影响出现绝缘老化、破损、电缆盒进水等情况，导致电缆断路或短路，出现信号干扰情况。比如，电缆槽盒进水会导致信号线短接，从而引起设备误动。接线过程中的连接不牢靠、虚接等也会导致信号干扰、误动等情况。发电厂的轴瓦温度保护测点通常选用热电阻，热电阻虚接或螺栓松动会出现阻值增加的情况，系统的同步输出也会增加，导致保护误动。在实际应用中，有的发电厂为了保护重要设备，采用反逻辑的拒动保护。比如，有的发电厂在汽轮机超速保护中，常用“1”作为系统正常的信号，“0”作为保护动作的信号，但如果接线出现松动情况会导致信号出现断路，造成保护动作停机。

2.2保护逻辑故障

保护逻辑是热控系统正常运行的核心基础，其设计合理与否对于系统的可靠性有重要的影响，逻辑设计不当或控制逻辑不完善时会增加系统的误动或拒动率。在火电厂中，热控保护联锁系统的触发信号多采用单点测量，缺乏相应的逻辑容错措施，而这些单点测量的设备元件易受外部环境（接线松动、开关接触不良、电磁辐射等）影响，导致单点信号回路误动。热控单点信号保护回路误动很多情况下是由于开关接触不良、挡板卡涩等原因导致的。

3自动控制理论在发电厂热控专业中的应用策略

3.1详细设计与实践

系统硬件总体构成组态，硬件组态主要基于DCS相关硬件设备在通信、电气方面的逻辑关系，进行组态设计。如可将DCS系统组态功能菜单设定为系统配置、配置文件生成、系统配置限制及系统退出等。其中系统配置主要包括工程师、操作工及I/O控制站站号范围设定。工程师站配置可通过系统功能图标点击进入配置页面，允许设置内容包括报警方式、警报级别、打印机型号选择、口令、LAN网址、站名等。而I/O配置主要分为有冗余和无冗余两种不同形式，详细子配置画面可设计为比其余二类站多一个“I/O模板配置”功能，在点击该图标时，系统会立即弹出相应的子页面，以便于工作人员进行详细参数配置。子画面允许配置内容主要包括端子板型号、模板型号、槽位号、机箱号、机柜号等，并设置增加、修改、删除、查询、退出、完成、前一页、后一页等几个不同功能键。此外，当电机系统配置生产图标时，系统将结合当前参数配置情况自动生成内部实际配置数据文件，并自动实现数据库编译、配置文件生成及回路控制编译等功能模块，进而保障配置文件生成数据的时效性和准确性。某发电厂机组DCS设计系统结构。

3.2改善运行环境

外部运行环境对设备元件的影响较大，相同的设备元件在不同环境条件下，可靠性也有较大差异。火电厂的运行环境复杂，温湿度、灰尘、振动等都易导致设备元件发生故障。比如，电阻、电容的失效率和外界温度密切相关。当外界温度每升高10℃，电阻、电容的失效率就会增加一倍。电子间的温湿度把控要严格按照操作规程，温度不高于30℃，过高的话会导致一些元件烧毁，夏季要采用风扇、空调降温，湿度建议在45%左右，湿度过大可能会引起元件短路，而运行环境过于干燥的话会有静电，元件有可能被击穿。改善热控设备的运行环境，就地设备的接线盒采取防潮、防腐蚀措施，同时要远离热源，取样管和仪表柜要采取散热、防冻措施。定期对就地设备进行清扫，减少灰尘，提高设备元件的使用寿命。

3.3重视对控制机柜的管理，

控制机柜内部的构成较为复杂，但如果能够做好对控制机柜的有效管理，同样能够将控制机柜内部存在的问题进行有效控制。为达成这一目标，在对控制机柜的管理工作中需要做好以下工作内容的贯彻落实。（1）定期检查控制机柜内部各个电气元件，将检查重心放在电气元件的使用寿命和运行状态上，及时对超出或即将到达使用寿命的电气元件进行替换，实现对漏电阻回路问题的合理规避。（2）在控制机柜安装设备前后，需要做好检查工作。在安装前，保证内部结构中各个组成部分均能正常运行且不会出现相互影响的情况；在安装后，及时做好二次检测，确保安装前后不会对整个机组的稳定运行造成影响，从而实现对干扰的有效预防。在该项工作中，需要尤为重视，新信号线安装前的检测工作，针对在电位点环节中存在的电位差做好分析、调整，进一步提升干扰预防能力。

结语  

火电厂应顺应时代发展需求，充分认识热控自动化控制设备调试、安装的重要性，认真分析其中存在的问题，掌握热控自动化控制设备在调试、安装环节的要点；做好平时的设备维护和更新，确保相关设备能始终处于正常运行状态，提高设备运行效率，防止出现各类安全事故，满足自身发电和人们用电的需求。

参考文献

[1]梁枭.电厂热控自动化系统运行的稳定性研究[J].中国设备工程,2022,(20):143-145.

[2]林木.电厂热控自动化系统运行的稳定性分析[J].技术与市场,2022,29(01):98-99.

[3]赵志楠.电厂热控自动化系统稳定性研究[J].技术与市场,2021,28(01):144-145.