火电厂集控运行及机组协调控制策略研究

火电厂集控运行及机组协调控制策略研究

王飞宇,张鹍,兰浚珈,班文洋,孙雷,刘建国

北方魏家峁煤电有限责任公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市 010308

摘要：随着我国社会经济体系和科技水平的飞速发展，居民生活对于电力的需求也越来越大。火电厂是我国电力系统的重要组成部分，在我国的社会经济发展、居民生活等方面有着十分重要的作用。火电厂采用的自集控运行模式，可以有效的减少能耗，提高工作效率，同时也极大的提升了电网系统的安全性和稳定性。这种集控运行模式在发电厂中已经得到了广泛的应用，配合机组的协调控制，实现了统一管理调控，极大的提高了发电厂电力的生产效率。但在集控运行的实际操作中，仍然存在着许多的问题。本篇文章对火电厂的集控运行模式以及机组的协调控制做出简要分析，旨在复制火电厂发电工作。

关键词：火电厂；集控运行；机组；协调控制

前言

发电机组是整个电力系统的重要组成部分，其运行状态对于整个电力系统有着十分重大的影响力。随着科技和人民社会经济生活对电力的需求越来越大，为了满足需求，发电厂的机组的规模也是越来越大，规模加大就意味着对于机组的负荷控制调节能力的需求也就越大，就必须对现有的协调控制系统进行改造创新，使得新的协调控制系统能够与庞大的发电机机组规模相匹配。

一、发电厂集控运行系统

传统的火电厂运行是没有一个统一的系统的，他的各个部分的控制系统都是相对独立的，在运行时，电力输出控制、机组控制、火炉控制等环节缺少必要的联系，使得电厂生产效率低下。集控运行系统(DcS)是火电企业高新技术，是基于高自动化实行的综合性的控制系统。集控系统的核心是微处理器，主要组成部分有开关、变送器、CS系统、电缆以及盘台设备等。复杂的组成部分造就的是其实时性高、存储量大、安全性高、稳定性强等优势，再通过软件来实施对各个部件的高度调配控制，大大地提高了火电厂发电生产效率，因此集控运行系统在火电厂中得到了广泛应用。

现代化的中大型火电厂目前均采用的是集控运行系统，其具有丰富的控制系统和检测系统画面显示功能。不同的控制系统，需要显示的画面是不一样的。总的来说，结合总貌、分组、控制回路、流程图、报警等画面，以字符、棒图、曲线等适当的形式表示出各种测控参数、系统状态，是DCS组态的一项基本要求。此外，根据需要还可显示各类变量目录画面、操作指导画面、故障诊断画面、工程师维护画面和系统组态画面。

二、集控运行系统原理

相较于传统的火电厂技术，集控运行技术更能体现出现代化生产工艺的数字化、集成化以及高自动化。他的主要核心是实施对火电厂生产线的集中控制和管理，生产线控制技术是利用计算机功能提高火电厂生产的自动化水平，实现对大中型生产线的实时监控和在异常情况下人为操作的调节控制技术；生产线管理技术则是完善和提高生产线的生产效率，统计分析在集控运行系统工作中的信息，指导集控运行系统在生产过程中的经济运行，预防生产事故的发生等技术的综合统一。

三、火电厂集控运行出现的问题

3．1外部环境

火电厂集控运行的外部环境包括计算机控制系统的不停电电源、接地以及仪用气源等，还有控制室以及电子室的环境，这些外部环境直接影响着整个集控运行系统的安全性，然而在实际运用中，这些问题往往都不被引起重视。

3．2过热汽温控制系统问题

过热汽温控制系统的调整对于整个火电厂集控运行系统有着十分重要的作用。超临界直流炉和汽包炉对汽温调整有着较大的区别，直流炉汽温粗调指的是将水和煤的比例进行更改调节，微调和细调采用的是一、二级的减温水及烟气挡板对过热汽温进行必要的调节；汽包炉利用一级减温水进行汽温粗调，采用二级减温水对汽温进行细调。在汽温控制系统工作中，给汽温控制带来负面影响的主要因素有煤水的比例，过剩空气的系数，受热面结渣程度，火焰的高度以及给水的温度等。提高过热汽温控制质量除了利用外界的因素来调节外，考虑参数整定是最直接有效的方法。虽然过热汽温控制系统的理论基础知识比较完善且较容易实现，但在其部件设计和生产环节依然存在着不少的缺陷，如外部因素影响和系统参数影响等，这些缺陷大大的影响了过热汽温系统的控制效果，因此，完善以及创新基础理论知识，合理控制系统步骤及参数，促使系统工作结果符合相关工作要求，应被相关工作人员引起重视。

3．3主汽压力控制系统问题

电力生产系统经过多年的发展，目前火力发电生产方式已经成为了我国主要的发电生产方式，经过多年的实践，直接能力平衡理论公式已经成熟并被广泛应用在了主汽压力系统中并以巨大的优势占据着相当高的权重。在一些协调系统中，间接能量平衡理论公式被应用，但间接能量平衡理论公式无法做到协调系统的退位，因此，在协调系统退位时仍然采用直接能量平衡理论公式。一般采用控制进人炉膛的煤粉量来达到控制主汽压力的目的。

3．4再热汽温系统的控制问题

再热汽温系统的控制难度要比过热汽温系统的控制难度要高上几个档次，相应的，其控制过程也会变得十分的繁琐，从技术角度来看，在火电厂集控运行系统运行工作中，为了控制成本而采用减温水来调节温度，这与实际目的已经南辕北辙，因为在集控运行系统的实际工作中，这样做反而会增加成本。

四、机组协调控制系统

4．1软件系统

软件系统的主要组成部分是服务端与客户端，它可以对于两端硬件环境进行分析，科学合理地分配管理动作，从而达到降低集控运行成本的目的。为了避免服务器出现故障后影响系统的运行，所以需要设计两台服务器，在其中一台服务器发生故障时可以自动切换到另一台服务器上以保证客户端的正常运行。客户端的主要职责是给服务器传递信息以保证服务器能够接收并完成客户端的要求。这种架构模式对于操作员的能力有较高需求。

4．2硬件系统

硬件系统的主要组成部分是系统服务，现场控制以及检测控制，系统服务层的主要功能是连接监控层的控制器和计算器，发送和接受信息，实现对冗余网的有效利用。现场控制层的主要功能是在与主控室相邻的电子室内安装现场控制站DPu和数据采集站DPu，他们将信号接收到以后对其进行逻辑运算，将结果发送到现场执行器。检测控制层的主要功能是与服务器实时通讯，完成各种数据的传输。

五、优化协调控制系统

5．1改变负荷调节器参数

负荷调节器虽然具有一定的调节作用，但系统有时会发生改变导致负荷调节器的调节能力有限。负荷调节器的特点是实际负荷与目标负荷接近时，前馈信号就会结束动态过程。根据这一特点分析，改变负荷调节器参数就是弥补系统变化给负荷调节器带来的负面影响的有效措施。

5．2优化给水工作

在电厂的实际操作中，一般由操作员手动偏置处理中间点温度，但这种方式会由于人工操作不当而造成无可避免的中间点温度偏差，因此，在加上调节减温水比例这一方法就可以有效的调节中间点温度。

电厂的给水方式分为手动给水和自动给水。在手动给水模式中，水量的变化会引起主调节器参数的变化，中间点温度也会引起定值的变化。在自动给水模式中，燃料量的变化也会引起水流量的变化，因此，控制水流量是优化给水工作的关键。

结束语

由于人们对电力的需求越来越大，导致发电厂的机组规模越来越大，发电厂机组的负荷也越来越大，所以集控运行和机组协调控制能力一定要跟上负荷所需，才能保证发电厂机组的正常运行状态。这两个环节都是发电厂生产过程中的重要组成部分，研究二者的相互联系并进行创新发展，会给我国发电事业带来非常大的帮助。

参考文献

[1]李辉．火电厂集控运行管理系统[D]．吉林大学，2015．

[2]蒋甲丁．火力发电厂协调控制系统的设计与实现[D]．厦门大学，2014．

[3]王望龙，张中兴，冯泽睿．火力发电厂运行中的集控运行技术与管理[J]．硅谷，2013