火电厂集控运行及机组协调控制策略研究
李立军
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李立军,. 火电厂集控运行及机组协调控制策略研究[J]. 中国科学研究,2023.2. DOI:10.12721/ccn.2023.157126.
摘要: 发电机组是整个电力系统的重要组成部分,其运行状态对整个电力系统有着非常重要的影响。随着科学技术和人们社会经济生活对电力需求的不断增加,为了满足需求,电厂机组的规模也在不断扩大,这就意味着机组的负荷控制和调节能力的需求越大,因此有必要对现有的协调控制系统进行改革和创新。新的协调控制系统可以与大型发电机组的尺寸相匹配。
关键词: 火电厂;集控运行;机组协调;控制策略
DOI:10.12721/ccn.2023.157126
基金资助:

一、发电厂集控运行系统

传统的火电厂运行并不是一个统一的系统,它的各个部分的控制系统都是相对独立的,在运行、功率输出控制、机组控制、炉膛控制等环节缺少必要的环节,使得电厂生产效率较低。

集中控制运行系统(DCS)是火电企业的高新技术,是基于实现高度自动化的综合控制系统。集中控制系统的核心是微处理器,主要部件有开关、变送器、CS系统、电缆和托盘设备等。复杂的组件带来了实时性高、存储量大、安全性高、稳定性强的优点,再通过软件实现对各个组件的高部署控制,大大提高了火电厂的生产效率,因此集中控制运行系统在火电厂得到了广泛的应用。

现代大中型火电厂目前都采用集中控制系统,其中具有丰富的控制系统和检测系统屏幕显示功能。不同的控制系统,需要显示的屏幕也不一样。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、火电厂集控运行出现的问题

1.外部环境

火电厂集中控制运行的外部环境包括计算机控制系统的非停电电源、接地和仪表风源,以及控制室和电子室的环境。这些外部环境直接影响到整个集中控制运行系统的安全。然而,在实际应用中,这些问题往往被忽略。

2.过热汽温控制系统问题

过热汽温控制系统的调节在整个火电厂集中控制运行系统中占有非常重要的地位。超临界直流加热炉与鼓式加热炉在汽温调节方面存在较大差异。直流炉粗温调节是指水煤比的变化和调整。一、二级减温水和烟气挡板进行精调和精调,调节过热蒸汽温度。鼓式加热炉汽温由一级减水调节粗温,由二级减水调节精温。在汽温控制系统的工作中,给汽温控制带来负面影响的主要因素有煤水比、过量空气系数、受热面结渣程度、火焰高度、供水温度等。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.主汽压力控制系统问题

电力生产系统经过多年发展,火力发电生产方式已成为中国主要的发电生产方式。经过多年的实践,直接容量平衡理论公式在主蒸汽压力系统中已经成熟并得到了广泛应用,其权重相对较高,优势巨大。

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。一般采用控制进入炉膛的煤粉量来达到控制主汽压力的目的。

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。

三、机组协调控制系统

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。

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。

四、优化协调控制系统

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。

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。

五、火电厂集控运行优化对策

1.调整运行方法

任何企业的运行方式都影响整个企业的发展,火电厂也不例外,其运行方式影响其进行生产活动,对运营也会存在影响。所以,火电厂的相关人员应该注重运行方式的改变,发现运行方式中不适发展的因素,摒除这些因素,对运行的问题进行探讨,并进行改革创新,进行问题的解决。不断改善不利于集控运行的现状,对运行方法进行相对应的调整。从各个地区的火电厂的分析,发现都有普遍的问题,就是缺乏稳定性的特征,对于信息技术的使用较少。这两项问题的出现,可能会导致机器设备的运行出现故障,影响工作的效率,严重时会出现安全事故,对员工的安全和健康造成伤害,为火电厂带来经济压力。所以,要对集控运行的方法进行适当的调整,可以吸取先进的技术,减少不正当行为的出现,对机器设备产生破坏,减少风险的出现,从而对火电厂的各项资源起到保护作用。

2.完善集控运行系统的环境

一个好的环境能够影响员工的工作效率,如果工作氛围乏味,员工的工作积极性就会相对减少,所以,可以利用技术的手段进行环境的改善工作,为集控运行技术的使用提供环境。对于环境的改善,可以从内部环境和外部环境这两个方面进行,从外部环境的角度来看,可以进行空调的安装,对温度和湿度进行调节,使其处在一个稳定的环境,防止发生巨大变化,对效率产生不利影响。从内部环境的角度来说,员工要重视机器运行的温度,机器运行温度过高,会发生危险,不利于工作的开展,应该积极吸取先进的技术,通过这种手段的使用帮助温度的调节,减少机器温度过高的现象出现,对于出现的危险因素降低。不断学习先进的手段,对环境进行改善,保障集控运行系统的正确使用,减少因为事故而出现的资源和时间的浪费。

3.加强对集控运行系统的培训工作

对于运行技术的使用,应该设立专门的监管部门进行管理工作,保障技术的正确应用,约束员工的行为,对员工的操作和执行工作提供屏障。大部分火电厂对于集控运行技术有深刻的了解并应用到工作中,但是,对员工的使用和其专业能力的培养缺少,很容易产生错误的工作行为,对工作的进程起到了阻碍作用,火电厂发展缓慢进行。因此,应该在系统的推动作用下,对相关人员进行培训工作,进行专业知识的授课,通过考核的方式,考核通过者才可以进行工作,保证员工技术能力的提升,能够在进行工作时,有辨别危险的能力,对于危险因素进行上报,进行问题的解决。对于培训的方式,可以通过实践和专业知识相结合的方式,这样学习起来才会更加有动力,增加多方面的能力,汲取多人的智慧,增加实践的相关经验。

4.加强对集控运行技术的管理工作

在对火电厂进行集控运行优化时,应该加强管理工作的进行。火电厂的相关领导应该加大管理人员的力度,制定相关的管理制度,能够让管理人员能够有制度可依,规范进行工作。在对火电厂的集控运行系统进行维护的过程中,应该注意天气的变化,尤其是在雨季以及冬季。在这一时期,受到外界天气的影响比较突出,所以,监管人员应该每周2~3次的频率进行检查工作,全面检查系统,一旦发现运行中存在问题,应该立即上报进行解决。另外,监管人员已经按时记录检查的内容,记录检查系统的状态、出现的问题以及是否已经解决。这样,可以让火电厂的其他人员能够了解运行系统的现状,从而进行使用。最后,火电厂的相关领导可以举行会议,帮助操作人员更多的认识先进技术,并能够运用到具体工作中。在集控运行系统中,热机保护系统能够维护系统的正常运行,而在使用这项系统的过程中,是通过人工操作进行。因此,应该加强对操作人员的培训工作。

结束语

由于人们对电力的需求越来越大,电厂机组的规模越来越大,电厂机组的负荷也越来越大。因此,集中控制运行和机组协调控制能力必须跟上负荷要求,才能保证电厂机组的正常运行。这两个环节都是电厂生产过程中的重要环节。研究它们的相互作用和创新发展将对我国的发电带来很大的帮助。

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.

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