中国火电厂热工自动化技术改造建议

电力18讯：    一、引言
    我国20世纪七八十年代所建的125MW～30OMW火电机组，受当时技术条件限制，不论是设计思想还是设备配置上，其热工自动化水平都比较落后，主要体现在监控功能不全，运行水平落后，热控设备严重老化，维护量大，有的设备类型遭淘汰，备品备件已无供应，严重威胁到机组的正常运行。
    随着电力行业体制改革及电网商业化运营、竞价上网的需要，以及火电机组要适应电网自动发电控制(AGC)的要求，火电厂热工自动化系统技术改造已成为必然。同样，提高辅助车间网络化集中监控水平，也是进行热工自动化技术改造不可或缺和有效的技术措施。
    为了总结近年来国内火电厂热工自动化技术改造的情况，汲取经验并优化火电厂热工自动化技术改造的方案，江苏省电力公司受原国家电力公司的委托，于2001年初承接了"火电厂热工自动化技术改造研究"的科技项目。该课题包括3个研究内容，分别是:火电厂热工自动化技术改造综合可行性研究;汽轮机控制系统改造方案优化研究;辅助车间监控网络化和集中控制研究。通过对国内近年来200余台火电机组自动化技术改造情况的调查对比和分析研究，提出以下建议，供今后火电厂热工自动化技术改造项目参考。
二、热工自动化技术改造经济评价原则
    除了自动化控制水平和运行管理水平明显提高外，热工自动化改造后的经济效益也是显著的。评价改造后的经济效益，宜从以下几个方面来考虑。
    a.机组稳定在额定参数运行所带来的效益。由于分散控制系统(DCS)对机组运行参数在线自动监测调整，同时配合热工现场设备的更新，使机组的调节品质相对于原来人工手动调整或老式模拟仪表自动调整有了大幅度的提高，由此产生较好的经济效益。
    b.安全生产所带来的经济效益。DCS的投入，使机组运行的安全可靠性得到提高，使得误操作减少，故障分析速度加快，停机时间减少。汽轮机数字电液控制(DEH)系统保证了汽轮机运行更稳定，负荷响应快，故障率低。一般2OOMW机组启动一次需耗资几万元到十几万元，而延长停机时间影响电量的经济损失则更大，所以热工自动化改造为安全生产所带来的隐性经济效益是很难估量的，也是相当可观的。
    c.减人增效。DCS/DEH系统的投入为实现单元机组真正的炉、机、电集控，即为机组长值班制创造了条件。从已改造的机组来看，运行人员不仅劳动强度降低，而且监盘人员也减少。热工专业的检修人员也可以相应减少。
    d.降低检修、维护费用。
    e.基于计算机技术的热工自动化技术改造为火电厂管理和决策信息化奠定了基础。
    亚洲开发银行(ADB)曾对火电厂仪表和控制(I&C)系统技术改造带来的经济效益做出过评估报告。报告中对改造后可获得的效益归纳为:节省燃料;提高锅炉效率和整个机组的效率;虽然锅炉出力有瓶颈，但仍能增加出力;因易于控制，可提高蒸汽温度的平均值。其他方面的效益是:增加单元机组的可靠性和可利用率，降低维修费用和改善设备性能;由于新的改进，使得系统的校正和调整更容易;降低灾难性故障所带来的风险和改善人身安全;改进了热力循环性能;更好地利用机组出力;优化蓄能和与其他各部门间更好地协调;质量更稳定;能量消耗降低;环境负担降低;降低了人员费用。
三、DCS改造的现状及其功能范围
    从指标测试和运行情况看，机组经DCS改造后的系统功能和指标基本上都能达到设计预定要求和电力行业规程要求:人机界面交互功能完善、画面监控功能强;顺序控制系统实现了热力系统的辅机和相关设备按顺序和时间间隔自动动作，减少了大量繁琐的人工操作，设备动作的安全连锁可避免操作人员的误操作，保证设备的安全;系统的调节品质都大大优于原系统，热工自动投入率达到100%，机炉协调控制系统的投入，使机组运行中主要热力参数控制稳定，AGC投入使机组对电网负荷适应能力明显增强。主要控制功能情况如下。
3.1 炉机辅机顺序控制系统
    炉机辅机顺序控制系统(SCS)采用的顺序控制策略是机组运行客观规律的要求，也是长期运行经验的结晶，它相当于把热力系统和辅机运行规程用逻辑顺序控制系统来实现。采用顺序控制后，运行人员只需监视各程序步骤执行的情况，从而减少了繁琐的操作。同时，又由于顺序控制系统中各个设备的动作都设置了严密的安全连锁条件，无论自动顺序操作，还是单台设备手动，只要设备动作条件不满足，设备将被闭锁，从而避免操作人员的误操作，保证了设备的安全。
    单元机组的SCS一般可分为3级，即机组级、功能组级和驱动级。由于机组级顺序控制系统逻辑十分复杂，条件繁多，老机组改造实现机组级顺序控制十分困难，目前已改造机组都没有设置这一级功能，因此