前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的電廠智能化建設主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關鍵詞:火電廠;燃料管理;智能化系統;自動識別技術;火力發電 文獻標識碼:A
中圖分類號:TM621 文章編號:1009-2374(2017)01-0045-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.01.022
我國部分地區的發電廠依舊采取火力發電的方式進行電力工業,使用大量的燃料進行生產,使得燃料管理工作成為了火電廠日常管理的重要部分。電力企業的改革,使得電力行業朝向智能化、信息化方向發展,對于燃料的管理,也逐步的實現自動化與智能化,這得益于自動識別技術的應用與智能化管理系統的建設。
1 燃料智能化管理系統應用的意義
傳統燃料智能化管理的對象是采制化人員,燃料管理的效率低下。智能燃料管理系統主要是針對設備,燃料管理的效率較高。基于燃料智能化管理系統,能夠實現精細化燃料管理。智能化燃料管理系統,其集成了信息技術、自動化識別技術、網絡技術等,進而燃料管理能夠呈現數字化形式,利用智能化系統的自動識別技術,比如RFID技術、激光二維碼技術等,能夠實現燃料的實時追蹤,使得燃料的流向與使用情況等,能夠被及時掌握,進而達到精細化管理的目標,提高火電廠燃料管理的效率與準確性。
2 燃料智能化管理系統構建
2.1 智能化燃料管理系統網絡構成
基于火電廠燃料管理的具體需求,進行燃料管理智能化系統規劃設計。以適應性、實用性、可靠性為設計原則,確保智能化系統運行的安全性與可靠性。燃料智能化管理系統的核心為服務器,基于火電廠局域網,加強防火墻建設,確保系統的安全性,利用交換機實現數據轉換與傳輸。利用智能化管理系統,對采制樣設備進行改造,使其具備自動化能力,進而實現自動采樣與制樣。同時智能化系統監控中心的設置,能夠實現對設備與工作現場的動態監控與管理。
智能化燃料管理系統構成設計,如圖1所示,該系統主要分為燃料管理信息系統與自動識別系統,其中燃料管理信息系統主要搜集燃料計量數據、采制樣數據、盤煤儀數據等,經過系統分析與處理,進而合理的調度燃料,科學的控制燃料庫存。自動識別系統則負責燃料的進出廠、采樣環節、計量環節的自動化與信息化管理。
2.2 識別模塊
利用激光二維碼技術,實現自動化燃料信息識別。在運煤車輛進入火電廠前,為其辦理注冊手續,生成二維碼標簽,將其貼在車輛的前部。使用掃描設備對車輛信息進行自動化識別,生成車輛入廠檔案。激光二維碼能夠收錄車輛的編碼信息、礦點名稱、煤種名稱、重量信息等,使得燃料從入廠環節便被智能化系統管理。將汽車車輛上的信息,利用自動識別系統,進行信息核對,檢查其是否與火車的燃料信息一致,若信息不符,則系統能夠給出警報信息提醒;若信息相符,系統則能夠將燃料信息上傳給智能化系統的數據庫中,作為入場記錄信息進行保存。同時利用自動識別技術,還能夠對燃料質量與使用情況進行追蹤,進而提高了燃料管理的效率。
2.3 計量模塊
計量系統主要是應用在車輛稱重計量環節,利用自動識別技術來識別車輛信息。利用控制設備,能夠控制汽車停靠的位置,使用定位器檢查汽車是否停靠到位,當汽車停靠到位后,則能夠自動生成重量記錄。同時利用終端設備能夠將數據信息上傳給智能化管理系統,顯示屏將會顯示出稱重結果,當語音提示稱重結束后,則可以下衡,LED屏幕將會顯示卸煤地點。汽車完成卸煤后,再次稱重,系統自動計量打印凈重磅單,作為燃料結算憑證,利用計算機系統,實現稱重全自動化,能夠減少人為作弊,提高計量的準確性。
2.4 采制樣與化驗模塊
火電廠燃料管理系統中,利用通信技術、識別技術等,實現自動化采樣。根據運煤車輛提供的煤炭信息,進而確定自動采樣方案,確定采樣單元、子樣的位置、采樣時間間隔與數量等。利用自動識別技術,能夠隨機布置煤炭的采樣點,避免采樣盲區,合理的確定采樣的深度,提高樣品的實用性,數據能夠自動傳輸。自動采樣系統搜集的數據信息,能夠自動傳遞到自又蒲系統,利用自動制樣機,則能夠實現樣品配制,同時對樣品進行封裝與噴碼,實現采制樣自動化與一體化。化驗室交接與掃碼器識別后,智能化系統能夠自動顯示需要化驗的具體項目。化驗儀器與系統接入,能夠實現化驗指標的自動化收集,將信息全部錄入系統中,生成樣品化驗單錄入到系統中,則能夠供相關人員提取審核,再交由上級部門做二次審核。樣品化驗網絡系統,能夠實現化驗全過程的在線監控,對化驗質量進行實時控制。自動生成化驗報告,進行網上審批。
2.5 門禁管理模塊
燃料智能化管理系統中,構建視頻門禁管理系統,能夠覆蓋全廠。對關鍵區域采取重點監控,尤其是燃料現場、監控室、存樣室等,對上述區域安裝視頻門禁設備,集成門禁管理系統,實現身份的自動識別與控制。加強對燃料的存樣與出樣的全過程管理。人員在通過門禁通道時,則需要校驗身份識別器,若能夠有效讀取數據信息,則發出放行指令,若不能識別,則會自動發出警報。
3 自動識別技術的具體應用
3.1 自動識別技術
火電廠燃料智能化管理系統中,主要應用的自動識別技術包括激光二維碼技術、RFID技術、網絡技術。自動化識別技術被廣泛地應用于燃料管理的各個環節,包括入廠自動識別環節,能夠實現車輛信息采樣,確保采樣與稱重等工作的順利開展,避免場面過于混亂。自動識別系統利用RFID技術,能夠實現自動識別讀取樣品標簽信息,進而自動選擇存儲樣罐,能夠控制車輛稱重環節,將此環節的信息傳輸到智能化控制系統中。通過建立數據接口,實現輕車衡自動識別,同時能夠自動識別臨時煤場與搬倒衡,自動記錄燃料的稱重時間與毛重。
3.2 自動識別技術應用優勢
3.2.1 自動識別技術應用優勢。火電廠燃料智能化系統中,應用自動識別技術,能夠對運煤車輛進出火電廠就行自動識別,實現對系統的各個接口進行融合,包括采樣接口、稱重接口、輕車衡接口等,基于物聯網管理系統,構建燃料智能化管理系統,利用物聯網系統,實現人與人、物與物、人與物之間的聯系,進而將原有的獨立環節,集成為一個整體,利用自動識別系統對系統元素進行定位識別以及分析判斷等,提高了燃料管理的效率。自動識別技術在火電廠燃料管理中的應用,不僅能夠對燃料進行監控管理,還能夠對燃料管理人員進行監督與管理。為了能夠提高自動化識別技術應用的效果,火電廠管理人員需要加強工作人員的管理,提高其系統與技術操作的能力,進而將自動化識別技術的優勢與作用發揮到最大程度。
3.2.2 自動化識別技術應用效果分析。案例分析:利用智能化系統管理燃料,能夠提高煤炭接卸工作的效率,同時能夠強化接卸的管理。某火電廠利用自動化識別技術,構建燃料智能化管理系統,在未增加運煤費用的前提下,實現了火電廠煤炭裝卸成本,同時理順了火電廠與煤炭運輸車隊、煤炭裝卸隊之間的關系,極大程度上提高了煤炭接卸的效率,使得單車完成煤炭稱重與卸載的時間不超過30分鐘,每日累積卸載煤炭近7萬噸,接卸車輛數目累積近1700輛。利用智能化管理系統,對運煤車輛進行實時監控,使得車輛能夠準確的停靠。借助自動化識別技術,使得該火電廠節省大筆的燃料管理費用支出,年平均燃煤成本費用節約近15億元,以450元/t為計算標準。利用智能化系統減少人員參與,不僅提高了采樣制樣的準確性,還能夠減少由于人為因素所造成的經濟損失。應用智能化系統,融入自動識別技術,投入使用1年后,節省下的燃料損失費能夠覆蓋智能化系統建設的成本。
4 結語
火電廠建立智能化燃料管理系統,其主要應用的技術包括自動化識別技術、網絡通信技術、計算機技術等,該系統的應用能夠提高火電廠運營的效率,減少其運營的成本,實現經濟效益最大化。自動識別技術應用在燃料管理的各個環節,使得燃料數據信息采集的準確性與效率有了極大的提升,是實現火電廠運營經濟效益最大化的主要技術支撐。
參考文獻
[1] 成剛,祝起龍,王濤濤.火電廠燃料智能化管理系
統構建及自動識別技術的應用[J].煤質技術,2013,
(S1).
[2] 成剛,陸茂榮,何亮.火電企業燃料智能化管理系統
的研究與應用[J].煤質技術,2015,(2).
[3] 王亞瓊,毛勇祥,張冬練,等.火電企業燃料智能化
管理系統的構建[J].科技創新導報,2015,(31).
[4] 劉威.火電企業燃料智能化管理系y的構建[J].化工
(1.神華國能集團有限公司科技信息環保部,中國 北京 100033;2.神華國能寧夏煤電有限公司,寧夏 銀川 750409;
3.航天神潔〈寧夏〉環保科技有限公司,寧夏 銀川 750001;4.北京信息控制研究所,中國 北京 100048)
【摘 要】分析了數字化電廠的定義、特點和體系結構,明確了傳統電廠向數字化電廠發展需建設的內容,闡述了傳統電廠數字化建設面臨的問題和建設方法,其中建設方法包括生產運行數字化、生產管理及經營決策的數字化,提出傳統電廠數字化建設需分階段實現的設想,重點介紹了分散控制系統(DCS)一體化建設,并給出了兩個電廠DCS改造的成功案例。
關鍵詞 數字化電廠;DCS改造;廠級DCS
作者簡介:韓平,神華國能集團有限公司科技信息環保部,高級工程師,從事火力發電集團科技信息環保管理工作。
0 引言
對于已建成并運營了一定年限的火力發電廠(稱為傳統電廠),為了提高其發電效率、降低發電成本,需要運用系統論方法,把電廠的數字化建設進行逐層剖析,從整體出發進行設計,使電廠數字化建設全面有序展開,提升整個電廠運營效率。
1 數字化電廠的概念
數字化電廠的定義大致可分為兩類:一類是狹義的、淺層次的、初級的,即認為數字化電廠就是指電廠生產,乃至管理的數字化,只要電廠監控系統(包括現場儀表)和管理系統的各個層面都實現了數字化,就認為建成了數字化電廠;而另一類是廣義的、深層次的、高級的,即認為數字化電廠包括電廠設計、建設、營運、管理等電廠全生存周期各個過程的數字化,重要的是應建立有電廠的數字模型,并充分利用系統集成、專家系統、虛擬現實等現代信息處理和管理決策技術,實現電廠管控真正意義上的信息化、智能化,最大限度地達到電廠安全、高效、環保的運行狀態。實際上,后一種定義更為全面、系統,也與國際上主流的數字化工廠觀點相吻合。[1]
從電廠生存周期全過程綜合來看,電廠的數字化不僅體現在建立有相應的數字化電廠模型,而且也應包括在其各個生存過程的數字化,即電廠規劃和設計的數字化、電廠建設的數字化、電廠運行的數字化、電廠運營管理的數字化等各個層面,如此才可稱得上是全面的數字化電廠。
2 數字化電廠體系結構
通過對發電企業管控一體化模型的研究并結合火力發電廠的特征,將數字化電廠分為四個層次、四個支持系統的數字化電廠層次結構模型。數字化電廠的結構模型如圖1所示。[2]
四個層次分別是:現場設備層、廠級監控層、生產管理層、經營決策層。
四個支持系統分別是:數據庫支持系統、計算機網絡支持系統、三維模型支持系統、電廠標識系統KKS。
3 傳統電廠數字化建設面臨的問題
3.1 傳統的設計模式與數字化設計的要求相差很遠
由于傳統的設計機制沒有針對數字化電廠的特點進行提升和變革,加之由于設計人員的設計理念還局限于傳統電廠的設計,沒有深入理解數字化電廠的特點,造成數字化電廠設計的目的僅僅是數據共享和實時可查。由于采用的應用軟件平臺不同,缺乏規范統一性,使大量的有用信息無法真正共享,造成資源浪費。[5]
3.2 軟件不能合理利用盲目引進造成浪費
近幾年隨著國外設備的引進,有些電廠就像引進設備那樣來引進軟件,沒有對整個電廠的信息系統進行總體規劃,使數據傳遞不暢,結果使引進的軟件不能發揮應有的作用。同時由于沒有系統規劃,還造成了許多軟件功能的重復,引起數據冗余,造成浪費。
3.3 企業技術人員缺乏
國內的不少企業已經引入了國外先進的軟件,但是技術人員缺乏,不能使軟件功能最為有效的發揮成為一個不可回避的問題。
3.4 其他問題
在現在的數字化電廠中,還普遍存在系統目標不明確,系統規劃不合理,以及設計階段缺少統一的編碼等問題。
4 傳統電廠數字化建設方法
全面實現電廠數字化工作,在國內外均處于剛起步階段,對于20世紀90年代建設的傳統電廠的數字化建設,建議分階段進行,第一階段是實現生產運行數字化,包括全廠DCS一體化、智能保護及智能安防、一鍵啟停控制系統、無人值守、升壓站監控系統、智能化調度,重點是對分散控制系統(DCS)進行升級改造,建成全廠DCS一體化,也稱為廠級DCS。第二階段是生產管理與經營決策數字化。
4.1 生產運行數字化
4.1.1 廠級 DCS 的概念
廠級DCS是在各單元機組、公用、輔控系統網絡基礎上,設置一個整合統一的控制網絡平臺,它實現對廠內所有生產系統的監視和控制。在廠級DCS控制平臺上可根據實際情況引入故障診斷、智能設備狀態管理、振動分析系統、煤質在線分析、鍋爐壽命在線監測及管理等專家系統,實現高級智能監控、智能保護和智能管理任務。[3]
廠級DCS設置全功能操作員站,全能值班員可根據權限通過任一全功能操作員站實現對各機組及公用系統的監視和操作,使一人監控全廠,在技術上成為可能。同時,各單元機組及公用、輔助系統的各自正常監視和操作也不會受到影響。由于廠級DCS網的聯絡作用,在正常情況下,各單元及公用控制網絡的操作員站還能實現交叉監視和操作,便于在某些特定情況下實現運行人員與人機接口設備的資源整合。
4.1.2 DCS改造案例
1)案例1
大唐洛陽首陽山發電廠3號機組為國產300MW發電機組,于1995年10月投產運行,熱控系統主要由四部分組成,其中,主控系統為ABB公司的INFI-90控制系統;給水泵小汽輪機電液控制系統(MEH)為西屋公司的WDPF-Ⅱ控制系統;汽輪機數字電液調節系統(DEH)為日立公司的HITACHI-3000控制系統;旁路控制系統(BPC)為西門子公司的TELEPERM-ME控制系統,各系統之間采用硬接線進行數據交換。[4]
改造原因:這幾個系統采用的是上世紀80年代末DCS的設計思想,硬件龐大,功能雖然在當時比較先進,但現在已遠遠落后。四大子系統采用不同廠家的控制系統,相互獨立,接口復雜,子系統間的數據交換采用硬接線方式,數據及記錄不能自由共享,也沒有能參考的統一時間標簽,進行事故分析時極為不便。另外還有系統設備老化、硬件及軟件設備經常出現故障等原因,需對系統進行升級改造。
改造方案:取消原DEH、MEH、BPC三個子系統,整個DCS在原INFI-90系統基礎上進行一體化升級改造,采用ABB公司最新推廣的IndustrialIT Symphony系統替換原有系統,只更換非INFI-90 系統的控制電纜及原INFI-90 系統中極少數重要信號的電纜。
改造效果:經過改造實現了DCS、DEH、MEH、BPC、ETS、METS 一體化,消除了不同系統之間數據共享、時鐘同步等問題。一體化后,原本需要分別進行管理的四大子系統可統一管理,極大減輕了熱工人員的維護工作量。
2)案例2
浙江北侖發電廠的一期二臺機組分別于1991年10月和1994年11月建成投產,其控制系統采用的是美國ABB公司1984年推出的MOD-300分散控制系統,是國內較早采用DCS控制的機組之一。#1機組MOD-300分散控制系統包含機組協調控制系統(CCS)、燃燒器控制系統(BCS)、數據采集系統(DAS)、人機接口系統、數據處理系統(完成數據存儲、打印功能)、事故追憶(SOE)、SCS網關接口等子系統。
改造原因:一是系統設備明顯老化,可靠性大為降低,故障發生的頻度增大;二是備品備件購買困難,由于計算機技術迅猛發展,國外的控制系統不斷進行升級換代,老的控制系統備品備件不再生產,現在MOD-300控制系統的顯示器、網關處理器、M/A站、I/O卡件等一些備品已無處購買。
改造方案:對DCS進行徹底改造,采用上海西屋公司的OVATION系統。
改造效果:原來吹灰系統的控制由ABB公司的PLC實現,本次改造設計了DCS與吹灰PLC之間的通訊接口,通過DCS操作員站對吹灰系統進行監視和控制。OVATION系統提供了一個與MIS系統的接口,為了保證DCS的安全性,在MIS系統一側專門配備了物理隔離設備和防火墻。對集控室布局進行改造,將原來#1、#2機組獨立的集控室合二為一,即把#2機組的集控室并到#1機組來,以便于管理。
4.1.3 智能保護及智能安防
智能保護系統實現保護邏輯的智能化,提高保護信號的可靠性,增強保護系統對不同工況適應性。同時在現場設備數字化基礎上完善了設備狀態管理功能后可引入相應的專家系統實現智能事故預測預控,切實提高機組運行的可靠性,確保安全運行。
安防系統采用數字化和智能化的前端監控檢測設備,通過網絡傳輸圖像和數據,保證了監控畫面的品質,提高了信號的及時性和準確性,通過網絡互聯,實現各子系統聯動,為運行設備的安全運行及電廠的安全保衛提供保障。
4.1.4 一鍵啟停技術與應用
一鍵啟停控制系統(即:機組自啟停控制系統,簡稱APS系統)可以使機組按照規定的程序進行設備的啟停操作,不僅大大簡化了操作人員的工作,減少了出現誤操作的可能,提高了機組運行的安全可靠性,同時也縮短了機組啟動時間,提高了機組的經濟效益。
快速準確的機組啟動縮短了機組啟、停設備時間,優化的控制策略降低了啟停過程中的煤耗和油耗,提高了機組運行經濟效益。
4.1.5 無人值守及運行優化
通過光纖通訊、無線通訊等先進網絡技術的應用,實現全廠一點監控,取消了輸煤、除灰、水務、脫硫、電除塵等監控點,生產現場無人值守,大量減少了運行值班人員。
通過實施低負荷下機組運行優化措施(包括機組滑壓參數優化、機組冷端運行優化、輔機運行方式優化等),提高機組的整體效率和整體經濟效益, 對當前的節能減排工作具有重要的意義。
4.1.6 數字化的升壓站監控系統
數字化升壓站控制系統以一次設備信息數字化、二次設備網絡化和統一的信息平臺為基礎,通過采用先進的傳感器、電子、信息、通信、控制、人工智能等技術,實現升壓站設備的遠程監控、程序化自動運行控制、設備狀態檢修、運行狀態自適應、智能分析決策、網絡故障后的自動重構以及與調度中心信息的靈活交互等功能,實現一、二次設備監控的數字化、運行管理的數字化。
4.1.7 智能化調度
智能電網的發展目標在節能減排、適應新能源接入、工業化和信息化深度融合等方面提出了更高的要求。電網智能調度技術支持系統通過對電網運行數據的監視、分析與仿真,采用智能化、數字化的手段自動跟蹤電網及電廠的變化情況,從而及時準確、快速地解決電網及電廠運行過程中的各種問題。電廠作為電網智能調度的對象之一,應滿足電網調度的要求,適應電網智能化調度運行的需要。
4.2 生產管理及經營決策的數字化
圖2是某一火力發電廠電廠信息系統大的框架,每個功能模塊下有大量子模塊。
(1)通過生產和設備管理系統,加強對全廠設備的監控和管理, 加強設備的缺陷管理,提高設備維修的有效性和經濟性,延長設備使用壽命,提高設備可利用率,縮短檢修工期和降低檢修成本;
(2)通過經營管理系統,對全廠運行和管理的成本實行動態的跟蹤分析以達到降低原材料消耗,減少運行維護費用,控制生產成本的目的,并及時向領導提供輔助決策信息,幫助領導做出正確決策,以適應市場競爭的環境對領導的快速決策提出的更高的要求,同時也為競價上網和開展電子商務創造條件;
(3)通過辦公管理系統,建立一個功能完善、使用便利和高度共享的管理系統,達到提高工作效率、減少管理人員,促進管理現代化的目的;
(4)通過電廠決策支持系統,及時向領導提供輔助決策信息,幫助領導做出正確決策,以適應市場競爭的環境對領導的快速決策提出的更高的要求;
(5)建立一個基于企業級網絡和大型數據庫系統、能充分支持電廠各種應用的先進、穩定和安全的計算機運行平臺;
(6)在實時數據庫和關系數據庫數據基礎上通過數據挖掘,構建面向數據主題的電廠數據倉庫,為電廠決策支持系統和高級應用的專家系統提供數據支持。
5 結束語
對傳統電廠進行數字化升級改造是一項復雜的系統工程,需要用系統工程技術進行系統規劃、頂層設計。綜合應用計算機網絡技術、自動控制技術和信息技術、數字化電廠的三維設計技術、現場設備智能化技術,才能把傳統電廠建成技術先進的數字化電站。
參考文獻
[1]周四維,李忠炳,張晉賓.數字化電廠的概念及實施[J].上海電力學院學報,2014,30(3):208-212.
[2]曾華林.論數字化電廠的技術發展[J].電力技術資訊,2013:107-109.
[3]周森.1000MW 超(超)臨界機組廠級 DCS 設計淺析[J].神華科技,2013,11(6):45-53.
[4]李珊珊,朱峰.300MW機組DCS改造典型問題分析[J].河南電力,2009,4:11-15.
關鍵詞:發電廠;電氣自動化;設計;應用
中圖分類號:TM76 文獻標識碼:A 文章編號:1671—7597(2012)0510129-01
隨著科學技術的不斷進步,發電廠企業在電氣綜合自動化系統方面取得了很大的進展,國家電力事業機組容量擴大,電氣綜合自動化程度大幅提升,對電氣自動化監控的范圍也增加不少,下面是發電廠電氣綜合自動化系統的設計原理。
1 電氣自動化系統的設計原理
發電廠的電氣綜合自動化系統需要結合智能儀器、計算機設備、熱能工程知識,來分析控制熱力學參數。它通過檢測、控制管理在生產過程中實現安全、提高產量和質量、增加效率、降低能耗。通過對發電廠的鍋爐、相關機器設備的自動化控制,達到機組自動適應隨時變化的效果,確保了安全可靠的生產環境。大多數的電氣綜合自動化系統由三部分組成,即測量系統、執行系統和控制系統。在原理結構上測量系統和執行系統沒有區別,都是引入了智能化設備和微處理器。通過計算機進行遠程的操作控制,在現場總線方面,它的核心是計算機操作系統。火電廠的不同之處在于涉及的設備很多,熱力系統也很龐大,加上生產過程也很復雜,在惡劣的生產環境下,絕大多數的設備需要經受高溫、高壓、易燃等不利因素的考驗。電氣自動化控制系統還囊括了自動檢測、順序控制和自動報警等內容。SIS技術在慢慢走向成熟,DCS的迅速發展掀起了火電廠建設信息化的新浪潮,火電廠紛紛轉向數字化的發展方向。發展速度是在提高,但還有問題需要處理,比如鍋爐的整體控制程度還很低,儀表工藝和熱力測量也需要進一步提高,安全監視及相關保護設備的覆蓋面很過于狹窄,功能也不是很全,機組自動化調節的投入率不高,程序系統開環利用少,投入使用也少。單元機組實現了集中控制和電氣控制,采用一臺單元機組僅安排一位值班工作人員操作,使電氣控制、汽輪、鍋爐達到整體的效果,這一點,使我國的發電廠電氣綜合自動化水平就會在國際上具有很高的競爭力。隨著電氣綜合自動化控制新技術的不斷采用,有關新原料、新原理和新工藝的傳感器和變送器被迅速開發利用。控制系統和控制裝置發展速度日新月異,在生產實踐過程中也要廣泛的采用新理論和新策略。
2 電氣自動化系統的應用
2.1 單位機組監控方面
發電廠DCS的普及使單位機組的監控更好實現,在電力行業單位機組的智能監控程度還很低,雖然在國內許多化工、冶金行業中智能化的監視和控制軟件被廣泛的采用也取得了一定的企業效益,但我國電力發展時間短暫,幾年發展才有所提高,隨著電力技術的不不斷應用,發電廠單元機組智能監控也會不斷的成熟。發電廠開始采用信息智能化的軟件和相關的儀表。比如可以對現場智能傳感器設置遠程控制和組態的儀表智能管理軟件,也可以遠程的修正安裝位置和零位漂移。對精度進行自動的標注,計算出各個產生的誤差,把生成的曲線報告標定好,自動跟蹤記錄儀器儀表的狀態變化,例如零位是否漂移、掉電、取壓管路是否堵塞。閥門智能控制軟件可以智能的對閥門進行調試和標定、在線組裝,判斷閥門是否卡住,閥芯是否磨損等。做完閥門性能的全面評估后對實現維護提供策略。掌管重要轉動設備狀態的智能控制軟件對重要轉動設備狀態進行分析,重要轉動設備包括引風機、給水機、送風機,它的采用要建立在可靠狀態的監控技術上,通過振動和機電診斷,對是否存在不平衡、軸承磨損、負荷過重等現象進行綜合快速分析,識別出發生故障的原因,在故障還沒有達到惡劣的影響程度下發出警報,對停止檢修提供幫助和指引。智能化報警軟件通過報警的信號的分析、統計和預測,對機組未來可能的發展趨勢和發展狀態進行分析判斷,用指導工作人員的方法操作。還要用到故障預測軟件、故障診斷軟件、狀態維修軟件,它們都具有專業性,對正在運行的機組進行安全的全面分析判斷,最大限度發揮機組的潛力。單元控制智能化會轉變機組檢修的方式,改變以往被動式、定期式的方式,轉向主動式、預測式的維修方式,檢修計劃也會根據實際機組的運行狀況進行合理的、科學的安排。
2.2 優化控制過程方面
電氣綜合自動化技術的應用是為了提高了模擬量控制系統調節的范圍和質量指標。目前一些模糊控制、狀態預測控制、自適應和人工神經網絡系統等技術在不少發電廠中被采用,它們有的達到了很好運行效果。電力行業競爭不斷激烈化,發電廠需要采用安全的、為企業帶來經濟效益的、通用性強的、方便安裝調試的控制優化專用軟件。它們對于燃燒以及蒸汽溫度的優化起到很大的作用。現在機組采用的AGC都是單機的模式,通過調度把負荷直接的轉發給AGC機組。由于電網的負荷變動很快,投入的AGC機組不斷處于相應變化的變負荷狀態,使鍋爐的蒸汽壓力和鍋爐的內部溫度波動范圍過大,擋板、輔機和閥門等機器設備頻繁產生動作,這就需要從過程方面進行電氣自動化改進。生產成本的不斷增加,發電廠要從不同的各個角度去分析如何才能降低電廠的生產成本,延長機組設備的使用壽命。目前發電廠采用了負荷全場的分配系統,就是通過電網對電廠一個關于全部電廠的負荷命令,對全部電廠的全廠進行系統負荷分配,在機組煤耗成本的前提下,在機組變化允許的范圍內安排選擇機組的負荷任務,達到電廠煤耗成本和發電成本降低的效果。AGC單機式的方式對全廠負荷方式進行了轉變分配,SIS系統也結合實際的身材進行了再一次的開發利用,自身應用技術使其高效的、安全的、環保的進行生產工作。
2.3 管控操作方面
管控一體化指DCS和MIS管理信息系統結合,彼此滲透,結合成為一個層次面廣的、集管理控制、網絡化的、調度決策于一體的綜合自動化控制系統。在未來的工程建設方向會全面安裝廠級的管理信息系統,這個系統基于單元機組DCS。廠級管理信息系統通過對單元機組監控網絡提出信息,然后加工成廠級管理監控信息,在遠程計算機系統的幫助下對電網調度系統發送相應的信息,接受調度的指令。這樣一來,實現了整個電網管理控制的一體化。
關鍵詞:電廠熱控;自動化改造技術;研究
隨著社會科技的進步,電廠熱工控制在自動化改造技術方面取得了很大的進展,國家電力事業機組容量擴大,火電廠在熱工控制方面自動化改造技術方面大幅提升,對熱工監控的范圍也增加不少,下面是熱工控制自動化技術的現狀分析。
一、電廠熱控自動化技術的現狀
電廠熱工控制自動化技術需要結合智能儀器、熱能工程、計算機及相關的控制利用理論,來分析控制熱力學參數。它通過檢測、控制管理使生產過程中可以實現安全、提高產量和質量、降低能源消耗、增加效率的目的。通過對鍋爐、相關機器設備的自動化,達到機組自動適應隨時變化的效果,確保了安全經濟的生產環境。大多數的熱工控制自動化系統由三部分組成,分別是測量系統,執行系統和控制系統。在原理結構上測量系統和執行系統區別,都是引入了智能化和微處理器等設備。它可以通過計算機進行遠程的操作控制,在現場總線方面它的核心是計算機控制系統。火電廠的不同之處在于涉及的設備很多,熱力系統也很龐大,還要生產過程也很復雜,在惡劣的生產環境下,絕大多數的設備需要經受高溫、高壓、易燃等不利因素的考驗。熱力控制自動化系統還囊括了順序控制,自動檢測和自動報警等一系列內容。SIS技術在慢慢走向成熟,DCS的迅速發展應用掀起了火電廠建設信息化的新浪潮,火電廠紛紛轉向數字化的類型。發展速度是在提高,但還要問題需要處理,比如鍋爐電的整體控制程度還很低,熱力測量和儀表工藝也需要進一步提高,安全監視及相關保護設備的覆蓋面很過于狹窄,功能也不是很全,機組自動化調節的投入率不高,程序系統開環利用少,投入使用也少。單元機組實現了集中控制和電氣控制,但熱工控制自動化沒有很好的結合電氣控制自動化。今后可以采用一臺單元機組只安排一位值班工作人員,使電氣控制和汽輪和鍋爐達到一個整體的效果,做到這一點,我國的火電廠熱工控制自動化水平就會在國際上具有很高的競爭力度。隨著熱工自動化控制新技術的不斷采用,有關新原料、新原理和新工藝的傳感器和變送器被大力開發利用。使控制系統和控制裝置發展速度日新月異,在生產實踐過程中也廣泛的采用新的控制理論和策略。
二、電廠熱控自動化技術改造的內容
1.單位機組智能監控
DCS的普及使單位機組的監控更好實現,在電力行業單位機組的智能監控程度還很低,雖然在國內許多化工、冶金行業中智能化的監視和控制軟件被廣泛的采用也取得了一定的企業效益,但我國電力發展時間短暫,幾年發展才有所提高,隨著電力技術的不不斷應用,火電廠單元機組智能監控也會不斷的成熟。火電廠采用信息智能化的軟件和相關的儀表。比如可以對現場智能傳感器設置遠程控制和組態的儀表智能管理軟件,也可以遠程的修正安裝位置和零位漂移。對精度進行自動的標注,計算出各個產生的誤差,把生成的曲線報告標定好,自動跟蹤記錄儀器儀表的狀態變化,例如掉電、取壓管路是否堵塞、零位是否漂移。閥門智能控制軟件可以智能的對閥門進行在線組裝、調試和標定,判斷閥門是否卡住,閥芯是否磨損等。做完閥門性能的全面評估后對實現維護提供策略。掌管重要轉動設備狀態的智能控制軟件對重要轉動設備狀態進行分析,重要轉動設備包括送風機、給水機、引風機,它的采用要建立在可靠狀態的監控技術上,通過振動和機電診斷,對是否存在不平衡、負荷過重、軸承磨損等現象進行綜合快速分析,識別出發生故障的原因,在故障還沒有達到惡劣的影響程度下發出警報,對停止檢修提供幫助和指引。智能化報警軟件可以對報警的信號進行分析、統計和預測,對機組未來可能的發展趨勢和發展狀態進行分析判斷,用指導工作人員的方法操作。還要故障預測軟件、故障診斷軟件、狀態維修軟件,它們都具有專業性,對正在運行的機組進行安全的全面分析判斷,最大限度發揮機組的潛力。單元控制智能化會轉變機組檢修的方式,改變以往被動式、定期式的方式,轉向主動式、預測式的維修方式,檢修計劃也會根據實際機組的運行狀況進行合理的、科學的安排。
2.優化過程控制
火電廠熱工控制自動化改造技術大大提高了模擬量控制系統調節的范圍和質量指標。目前雖然一些自適應、模糊控制、狀態預測控制和人工神經網絡系統等技術在不少電廠中被采用,但它們真正達到很好運行效果的并沒有多少。電力行業競爭不斷的激烈化,電廠需要采用安全的,可以為企業帶來經濟效益的,通用性強的,可以方便安裝調試的控制優化專用軟件。它們對于燃燒以及蒸汽溫度的優化起到很大的作用。現在機組采用的AGC都是單機的模式,通過調度把負荷直接的轉發給AGC機組。但是電網的負荷變動很快,投入的AGC機組不斷處于相應變化的變負荷狀態,使鍋爐的蒸汽壓力和鍋爐的內部溫度波動范圍過大,輔機、擋板和閥門等機器設備頻繁產生動作,這種情況對于機組和相關的機器設備都帶來了不利的影響。伴隨這生產成本的不斷增加,電廠要從不同的各個角度去分析如何才能降低電廠的生產成本,延長機組和設備的使用壽命。所以需要安裝負荷全場的分配系統,就是所通過電網對電廠一個關于全部電廠的負荷命令,有全部電廠的全廠進行系統負荷分配,在機組煤耗成本的前提下,在機組變化允許的范圍內安排選擇機組的負荷任務,達到電廠煤耗成本降低的,電廠發電成本降低的良好效果。AGC單機式的方式將對全廠負荷方式進行轉變分配,SIS系統也將結合實際的身材進行再一次的開發利用,自身應用技術慢慢走向成熟,做到火電廠可以安全的、高效的、環保的生產工作。
3.實現管控一體化
管控一體化指,DCS和MIS管理信息系統相互結合,彼此滲透,結合成為一個層次面廣的、網絡化的、集管理控制、調度決策于一體的綜合自動化控制系統。工程建設全面安裝廠級的管理信息系統,這個系統基于單元機組DCS。廠級管理信息系統通過對單元機組監控網絡提出信息,然后加工成廠級管理監控信息,在遠程計算機系統的幫助下對電網調度系統發送相應的信息,接受調度的指令。這樣一來,實現了整個電網管理控制的一體化。
4.大屏幕的顯示器被采用
DCS的人機接口是CRT,它由值班工作人員進行監視,但時間一長,工作人員會感到視覺疲勞,這樣就降低了監視的注意力。如果采用大屏幕的顯示器,則值班工作人員的眼睛會感到舒適些,提高了監視的注意力。現在許多公司生產開發了這種被火電廠采用的大屏幕顯示器。比如日立和西門子公司。如果采用大屏幕的顯示器,那么系統智能化的程度會大幅提高,連鎖保護設計也會更加完善。工作值班人員相應的管理要求也要提高,采用大屏幕的顯示器,為實現少數人監視提供了可靠的技術保障,也標明了現在火電廠企業在控制屋里監控的水平。
總結:
總的來講,電廠熱工控制自動化改造是朝著智能化、高速化、高效化、一體化和操作透明化方向發展的。現代科學技術在電廠熱工控制方面的應用,大大拓展了電廠熱工自動化控制改造技術的發展空間。將改變以前落后的熱工調節系統指標。通過熱工控制自動化改造技術的廣泛應用,完成對機組運行監控維護的高效處理。
參考文獻:
[1]李彬.淺析電廠熱控自動化改造技術趨勢[J].中華工控,2010
【關鍵詞】發電廠;電氣綜合自動化系統;研究;應用
1 電氣綜合自動化系統的設計原理
發電廠電氣綜合控制化系統是將計算機設備、智能儀器儀表以及其他相關設備結合在一起,對電力系統運行狀態及運行參數進行檢測、控制與管理,保證電力系統安全運行、提高運行水平、確保系統工作效率的多功能、綜合性系統。電氣綜合自動化系統包括測量系統、控制系統和執行系統等主要部分以及自動檢測、自動報警、順序控制等輔助系統。從結構上來講,執行系統和測量系統結構相似,主要由計算機微處理器和智能化設備組成。從現場總線方面來講,計算機技術及操作系統是現場總線的重要核心。隨著電氣綜合控制系統新技術、新原理、新材料以及新工藝的不斷發展與應用,電氣綜合控制系統的發展和更新速度逐漸加快,電氣綜合控制系統的運行水平也有了很大的發展與提高。
2 電氣綜合自動化系統的功能及配置
2.1 間隔層
電氣綜合自動化系統間隔層設備主要由繼電保護裝置、測控裝置以及智能電子裝置組成。測控裝置是綜合自動化系統的重要組成部分,一般來說,改造后的發電廠間隔層只需要安裝測控裝置,其他裝置例如故障錄波器、繼電保護裝置等可以通過現有通訊接口以直接或經過規約轉換的方式納入到綜合自動化系統中。間隔層布置方式有集中布置、分散布置和混合布置三種布置方式。集中布置方式是指將測控裝置部分在測控室內進行集中布置;分散布置方式是指被監控設備附近,就地進行測控裝置的布置與安裝;混合布置方式是集中布置與分散布置的結合。在完成測控裝置的布置工作后,將間隔層通過網絡連接的方式納入到電氣綜合自動化系統中。在間隔層的實際安裝過程中,應因地制宜,根據現場實際情況選擇布置方式。例如對升壓站系統進行監測,應采用集中布置方式對測控裝置進行布置與安裝;對廠用公用電系統進行監測時,由于其負荷分布范圍較大,應采用分散布置方式進行測控裝置的布置與安裝并通過光纖或網線連接到系統,以避免造成大量電纜的浪費。
2.2 通訊層
電氣綜合自動化系統通訊層主要功能是將間隔層中測控裝置采集的數據信息通過網絡輸送到上級數據處理中心。電氣綜合自動化系統中,發電廠不同層的設備間可以進行信息的共享,因此,發電廠發出的命令也可以以網絡傳播的方式輸送給間隔層。
2.3 站控層
電氣綜合自動化控制系統主要由監控主站、繼電保護工程師站、遠動主站以及“五防”工作站。其中,監控主站室電氣綜合自動化控制系統內部,人機進行交換的主要界面。監控主站主要功能是對間隔建測控裝置采集的數據信息進行收集、整理、記錄及顯示,并依照設備操作人員發出的指令對間隔層設備進行控制,進而完成對電氣綜合自動化控制系統中各設備的控制以及檢測工作。繼電保護工程師站主要是對保護設備的運行信息、報警信息、事故信息和歷史記錄進行監視、記錄及查詢;對保護設備的定值進行設定、查詢或修改;對保護設備各時間段的分散錄波數據進行查詢、記錄、分析。遠動主站在電氣綜合自動化系統中主要功能是實現調度中心與發電廠之間的聯系,使調度中心可以對發電廠運行情況及設備進行遠程監控。“五防”工作站則是通過檢查遙控命令的防誤閉鎖等方面并自動開出工作票的方式,確保遙控命令在實際操作中的準確性。發電廠升壓站可以根據現場實際情況對“五防”系統進行微機化改造,通過將“五防”納入電氣綜合自動化系統實現兩者之間的通訊聯系,進而保證“五防”閉鎖功能的實現。
3 電氣綜合自動化系統的應用
3.1 單位機組監控方面
發電廠中DCS的普及有效的提高了單位機組的監控水平。當前我國雖然在冶金、化工行業中應用了智能化控制軟件及監視系統并取得了一定的社會效益和企業效益,但由于我國電力業發展時間較短,導致我國電力行業中對單位機組的智能化檢測水平較低。隨著時間的發展以及電力相關技術水平的提高與應用,我國電力行業單位機組智能檢測技術及水平也必然會有新的提高。單位機組智能化檢測系統的應用也會改變傳統的定期、被動的檢修方式,根據機組實際運行狀態制定科學合理的檢修計劃,將系統維修方式逐步向預測、主動式檢修轉變,提高系統檢修效率與水平。
發電廠在電氣綜合自動化系統中也逐漸采用先進的儀表設備以及智能化軟件,例如,利用智能管理軟件對現場的智能傳感器實現遠程狀態監控,可以利用遠程控制設備進行安裝位置的修正操作以及零位漂移操作,并自動標注檢測數據精度以及計算數據誤差,自動生成的數據曲線并對其進行標注,此外,還可以對儀器、儀表等設備的狀態及其變化例如取壓管路堵塞、掉電、零位漂移等數據的狀態情況進行跟蹤和記錄。閥門智能控制軟件在電氣綜合自動化系統中的應用可以對閥門進行在線組裝、調試以及標定操作,并為閥門是否卡住以及閥芯的磨損情況的判斷提供依據,并為閥門后期的檢修與維護提供參考數據。智能化報警軟件在電氣綜合自動化系統中的應用對系統運行具有重大意義,軟件通過對報警信號進行統計、分析,對單位機組在未來某個時間段內的運行狀態和運行趨勢進行預測,并將分析與預測結果運用于實際工作中,作為下達操作指令的參考。
3.2 優化控制過程方面
電氣綜合自動化系統中,相關技術的應用目的在于提高自動化系統中對模擬量進行控制與調節的范圍以及系統運行的質量指標。隨著我國電力行業競爭程度的不斷提高,為保證電力系統的正常運行以及自身的長遠發展,發電廠應選擇安全指數高、通用性強、經濟效益好、便于安裝與調試的軟件,從而對電力系統進行優化,保證系統運行質量。電氣綜合自動化系統中也會用到各種專業性軟件,例如故障診斷與預測軟件、狀態維修軟件等,各種專業性軟件的應用目的在于對單位機組的運行狀態進行全面的檢測、分析、判斷與改進,保證單位機組的正常運行并充分挖掘機組運行潛力。
3.3 管理操作方面
電氣綜合自動化系統運行管理一體化是指將MIX信息管理系統與DCS信息管理系統相結合,將系統管理控制、系統調度與決策、系統網絡化建設等多項功能集中在一起,建立一個功能完善的、管理層面廣的電氣綜合自動化系統的控制管理體系。未來發電廠信息管理體系的發展建設方向是在發電廠內實現信息管理系統的建設,該系統建立在單元機組DCS的基礎上,信息管理系統向單元機組監控網絡輸送命令信息,單元機組監控網絡對信息進行加工后通過遠程計算機系統向電力網絡調度系統發送命令,完成電力系統的調度過程,進而實現電氣自動化系統中對電力網絡的全面管理控制。
4 總結
我國社會經濟發展水平的不斷提高對我國電氣綜合自動化系統提出了更高的要求,隨著自動化技術的不斷創新以及技術水平的不斷提高,為我國電力行業自動化水平的發展與提高奠定了技術基礎。對發電廠電氣綜合自動化系統進行科學合理的研究與應用,對提高機組運行效率及整體工作效率、保證電力系統正常運行、降低電廠能源消耗、提高發電廠市場競爭力、確保發電廠未來良好發展具有重要意義。
參考文獻:
[1]姜國軍.發電廠電氣綜合自動化系統的設計與應用[J].黑龍江科技信息,2013(27).
電廠熱工自動就是指電廠在沒有任何人操作和監視的狀況下,通過控制裝置和儀表等設備的自動化特性對多方面的操作自動完成,大大減低了勞動力的需求,安全性得到了提高,經濟效益大幅度的上升。電廠熱工自動化的內容主要有這樣幾種,第一種就是自動檢測,第二種就是自動控制,第三種就是自動報警,第四種就是自動保護。下面對這四方面的內容進行簡單的擴充一下[2]。
1.1自動檢測
自動檢測與熱工參數本身有密切的關聯,熱工參數是對整個電廠機組進行控制的關鍵,處于核心地位,也對自動控制的調整有著參考的作用。在整個電廠機組的運行過程中,對報警、和經濟效益等多方面也有著重要的參考性。
1.2自動控制
自動控制是通過對自動控制裝置的應用,從而使整個火電廠機組在生產運行的過程中,相關的設備和設施能夠自動地運行和調節,在安全和經濟效益方面得到了保障。自動控制實際上還分為這樣的三種方式,其中包括順序控制、遠方控制和自動調節。
1.3自動報警
會出現自動報警的情況是因為熱工參數在自動檢測時與正常值相差較大,從而通過發出刺耳的聲音和亮出顯眼的燈光等方式來提醒工作人員已經出現異常,有利于工作人員對生產過程中的突況進行及時地處理,一般情況下,控制系統會采用紅、黃、綠這三種比較顯眼的顏色來作為警報信號燈的顏色,也可以使用其他顏色進行定義,這一舉動就是能讓工作人員清晰、及時的發現危險并能夠正確判斷出危險源。
1.4自動保護
自動保護是指控制設施和設備以及相關儀器的參數如果不在制定的范圍內或者相關的設施設備不符合運行操作的條件時,設施和設備以及相關儀器會自動做出相應的保護措施來避免危險事件的發生,這一舉動對設備設施進行了有效的保護,也可以有效地避免工作人員發生危險。
2.電廠熱工自動化技術的現狀
2.1現狀
目前,科學技術與生產力直接掛鉤,在科學技術的不斷發展下,電廠機組容量不斷地擴大、擴大再擴大,尤其是在先進的科學技術知識理論與實踐相結合的情況下,發展更加地快速,更加地完善。最近幾年,熱工自動化技術水平不斷地提高,尤其是在設備性能、機組容量和參數這三方面特別明顯。
2.2自動控制及其系統
自動控制系統包括汽包水位自動調節系統和主汽溫度調節系統這兩種。汽包水位自動調節系統在運用時一般會涉及到串級系統和三沖量系統這兩種系統,有時為了可以有效的調節某些大型的機械設備,通常將單沖量和三角沖量進行思維轉換。對減溫水的調節是運用主汽溫度調節系統,在運用過程中,需要其他的調節系統進行輔助。對于主汽溫度調節系統,工作人員需要更加地關注,因為此系統不是針對一個單一的環節進行控制,并且花費的時間也是比較長的[3]。
3.電廠熱工自動化發展趨勢
隨著計算機網絡技術的不斷進步和發展以及國家明確提出生態文明的要求,環保意識在人們心目中逐漸的加強,可以想象出,電廠熱工系統將會出現節能減排,經濟增效,可持續發展的遠大前景,網絡化和智能化集合于一體,檢測、控制、報警、保護等自動化內容一起進步發展,新的理論知識與新的設想方案一起運用到實際的操作當中來,也會使自動化設備設施的操作步驟更加地簡單明了[4]。
3.1智能控制在未來的發展中會更加普及
隨著經濟全球化的發展,信息全球化發展越來越快,電子產品的更新也越來越快。目前市場上已經出現智能化手機,會對人聲音或指紋的識別來解鎖。因此可以看出,在不久的將來,電廠熱工自動化設備設施會逐漸的趨向智能化。智能控制系統會越來越普及,并且這種控制系統在實際操作過程中也是必不可少的,因此智能化發展是未來電力行業發展的趨勢[5]。
3.2電廠熱工自動化技術的保護措施
(1)首先需做好調試工作。當將設備的安裝工作全部完成時,應當全面調試整個設備,然后將調試設備的詳細情況做好完整的記錄。如何完成這項工作,具體措施就是對其中重要的硬件設備使用跟蹤記錄的方法。保護意識的提高是熱工保護系統安全有效運行的必要條件,這個系統的可靠性和其硬件的情況是一個統一整體,不能將其分開看待,由此我們必須對這個系統的硬件運行情況進行完整的記錄,保護出口卡的情況是其中最為重要的方面之一,因此在每次投入運行時,都需要對其進行必要的調整,從而進行有效地使用。(2)設計時的思路需要縝密。在系統設計的過程中,充分考慮電廠的發展情況,才能科學有效的進行設計,從而使電廠的自動控制系統具備全面的特點,保證電廠的運行效率。(3)保證好的原料。好的原料才能生產出好的產品,因此在系統設計和構建中,充分利用優質原件,進而在成熟技術的指導下完成系統搭建,隨著科學技術的提高,熱控原件的可靠性也必須滿足其要求,所以,優質可靠的熱控原件是很必要的。
4.結束語
【關鍵詞】火電廠;熱工自動化;可靠性;自動化設備;安全系數
電能是保證經濟建設的基礎能源,對經濟發展有著重要意義。我國電力行業近些年發展迅速,大容量火電機組成批并網發電,保證了生產生活的電能需求,火電機組逐漸成為我國電網中的骨干機組,其運行的可靠性和安全性對電網的安全和供電質量有著重要影響。當前我國的電力需求受全球經濟影響趨于平穩 ,如何在激烈的市場競爭中獲取效益 ,建設大容量火力發電機組成為保證經濟效益、降低煤耗的重要手段之一 ,隨之對火力發電機組的可靠性也提出了更高的要求 ,以保證機組能夠長期安全穩定運行 ,適應電力變化的要求。
1 火電廠熱工自動控制系統概述
熱工自動控制系統是現在火電廠的中樞部分,控制著電廠大型設備的運行。它主要是由機爐協調控制、鍋爐燃料量、汽包水位、過熱蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度組成,另外現在大多數也包含送風控制、引風控制等調節系統。隨著經濟發展對電能的要求越來越高,熱工自動控制系統開始向高速智能和一體化控制方向發展,電廠對系統的透明性也越來越關注。可以看出熱工自動控制系統是一個復雜的系統,由多部分構成,維持它的可靠運行不是一項簡單的工作。首先需要定期檢修設備,保證硬件設備的正常運行,對各個部分要有目的的檢測。其次,熱工人員要有過硬的業務水平,對關鍵設備要知道其工作原理,能夠準確快速地定位故障,保障故障處理的及時性。最后,對整個系統的維護要有一套完整的檢修計劃。對所有設備的運行環境和運行狀態要能夠實時監控管理,進一步保證故障能夠及時處理,保證熱工自動控制系統的安全運行。
2 火電廠熱工自動控制系統的組成
熱工自動控制系統的結構比較復雜 ,組成的成分依據系統的作用不同、使用的功能不同 ,熱工系統主要包括分散控制系統(DCS)、在線監控系統、公共網絡系統以及相關的輔助系統組成等。1)分散控制系統(DCS)。分散控制系統是計算機系統組成的核心部件之一,在火電廠的每個組件中都有分散控制系統,在火電廠的兩臺機組之間的數據線 ,一般都是接到線路的公共網絡系統 ,實現機組之間的互相連通 ,保證數據的正常連通。在機組的操作臺上 ,應該盡可能的安裝 DCS 和 DEH 操作的按鈕 ,便于管理員進行正常的工作 ,減少系統出現故障的處理時間 ,以保證分散控制系統在電機組出現問題的時候 ,能夠自動工作 ,保證機組的安全 ;2)輔助控制系統。它是保證系統能夠正常工作的重要條件 ,是實現系統在無人控制的條件能夠下 ,能夠正常的工作。其次是輔助系統。輔助系統主要是可編程控制器、交換機、人機交互接口組成,輔助系統在各個部分都會有,表現形式也各不相同,各輔助系統主要是為可實現各部分的無人監控而設置,最終可以實現控制中心監控管理,實現無人值班的運行模式;3)視頻網絡監控系統。視頻網絡監控系統主要用于對火電廠進行監控的重要工具,火電廠的設備需要進行全面的監控,在比較危險的操作以及無人值班和檢查的地區 ,運用視頻監控系統可以實時的這些區域進行監控 ,它可以通過輔助系統的通信接口實現對整個火電廠的實施監控 ,也能夠對于整個電廠的工作過程和程序進行監視 ,能夠有效的實現電廠信息的綜合管理。全廠對重要設備的運轉狀態、危險程序的操作場合以及無人值班區域都可以運用數字視頻網絡系統進行監視。以實現對全廠的各個生產程序以及生產場的直觀監視。數字視頻網絡系統可通過通信接口實現與廠級管理信息系統的連接 ,最終實現對全廠信息的綜合管理 ;最后是實時監控系統和網絡系統。實施管理系統包括兩部分內容,一是設備運行狀態的實時監控,另一部分是廠區管理信息的實時監控。實時監控配合機組的分散系統、輔助系統最終實現整個系統的實時信息的相互間傳送。網絡系統是整個系統的基礎部分,主要的職責是數據傳送,也就是傳輸通道。主要給數字視頻傳送數據,實現視頻監控。
3 提高熱工自動控制系統可靠性的思考
熱工自動控制系統的可靠性需要在以下幾個方面進行改進,包括智能化、軟件優化、集中配置和APS技術應用。
3.1 優化軟件
目前我國火電行業發展迅猛 ,市場競爭趨向白熱化 ,若企業具備較高可靠性的自動控制系統 ,那么整體運營就具備理想安全性、社會效益、通用性及經濟價值 ,能夠為企業走上可持續健康發展道路奠定堅實基礎。在火電廠日常生產經營過程中很多控制系統里都包涵著多種類型軟件 ,數量及管理難度都比較大,進而導致自動控制系統整體調節水平及質量降低 ,由此可知選擇適當的自動控制軟件并持續優化是提升火電廠自動控制系統可靠性的有效措施。例如在選擇火電廠監控設備時 ,應首先對存在危險操作程序的區域進行全面調研分析 ,并全面掌握重要機械設備的運轉情況 ,然后挑選性能理想的數字視頻網絡軟件。在安裝中應根據人員值班安排適當增加軟件數量 ,確保能夠實時監控全廠各項生產程序。另外還可以通過通信接口將火電廠信息管理系統與數字視頻網絡軟件進行連接 ,便于實現整體數據、信息、資料的綜合管理。最后還應關注軟件日常運用情況 ,發現不足或遺漏之處立即組織人員進行分析討論并制定整改方案 ,爭取讓軟件能夠維持最佳使用狀態。
3.2 APS 技術的應用
APS (Active Phase Swithing)主動階段開關,APS 動態節能也是微星獨家采用的節能技術,APS 是依據 CPU 的負載自動調整CPU 的供電相數。APS 技術實際上是機組級順序控制系統。其特點是在少量人工或者非人工干預的情況下,系統自動完成整臺機組的運作。由于 APS 的實質是電廠運行的程序化,其可以大大減輕工作人員的工作強度,避免人為操作中的不穩定因素,縮短機組啟停時間。因此,將會成為未來機組控制發展的方向之一。
3.3 對火電廠的單元控制機組實現智能化的應用
對單元機的分散控制系統(DCS)進行優化 ,提高它的使用方式和性能以及智能化程度 ,分散控制系統的智能化能力越強 ,靈敏度越高 ,就越能夠有效的提高系統的監控能力。如果 DCS 的智能化能力不強 ,在很多地方不能夠及時的對線路和設備的故障進行處理 ,影響火電廠的安全 ,容易造成重大的損失 ,隨著電力技術和計算機技術的發展 ,高智能化的分散控制系統能夠改善火電廠的控制能力和程度 ,電子智能儀表的使用 ,也能夠改變這一現狀。
4 結語
隨著國民經濟的發展,社會生活生產對電力的需求量越來越大,同時對電能的質量要求也越來越高。火電廠熱工自動化為火電廠的發展提供了技術支持,也為改善供電質量打下基礎。目前,火電已經是我國主要的電能來源,這就要求火電廠熱工自動化設備始終處于安全運行狀態,必須保證火電廠的快速反應。火電機組的可靠性關系到整個電網的運行安全和供電質量。采用先進的自動控制系統是火電機組發展的必然趨勢。本文簡單介紹了熱工自動控制可靠性分析,希望能對同行有所幫助。
參考文獻:
[1]賀勝.火電廠熱工自動控制可靠性分析[J].科技創新與應用,2012 (20).
[2]徐慶軍,邵江波.火電廠熱工自動控制可靠性研究[J].硅谷,2013(03).
關鍵詞:調度系統;信息化;智能化;自動化;數據平臺
中圖分類號:TM73
文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374(2012)21-0120-03
1 概述
近年來,各類信息系統及應用系統在我國的調度機構、各省電網公司、供電局及其他一些非調度部門得到了廣泛的應用,為調度工作及其他相關領域業務的展開提供了強有力的支持。電力調度系統信息化的重要性已經開始廣受人們的重視。
2 調度系統信息化的內容及存在問題分析
2.1 調度系統信息化的內容
(1)建立完善的關系模式。完善的關系模式可以實現調度系統網絡資源的有效共享,保證電網運行實時信息交換的及時高效,避免數據冗余及系統更新異常等問題的發生。
(2)建設合理的網絡設施。在系統可用性的前提下,將系統的相關軟硬件設施進行盡可能簡化與優化,以達到提高數據處理準確性、規范性以及時效性的目的。
(3)實現良好的開放性。良好的開放性使得各相關系統中的數據可以被調度系統有效調用,并能夠實現調度系統與其他電網機構網絡進行有效聯網,從而提高調度工作的有效性與時效性。
(4)數據集中管理。對集中數據庫和分布數據庫進行管理上的結合。共享程度較高的數據存入公共數據庫中,公共數據庫又組成集中數據庫,最終實現數據集中管理。
2.2 調度系統信息化存在的問題
(1)信息力量不夠。專業的信息技術人員的培訓環節較弱是國內電網機構的普遍問題,這種情況會導致信息化人才的儲備匱乏,進而嚴重影響了信息化工作的深入展開,制約了調度系統信息化的發展。同時,國內各信息化設備及軟件開發商良莠不齊,各廠家競爭無序,造成了很多低質量的開發,對使用機構造成了財力與物力的浪費,從而打擊了各電網機構信息化建設的積極性。
(2)重視程度不夠。盡管信息化是電力調度系統發展的必然趨勢,且已經被人們廣為認可。但是,部分電力機構只看到眼前的利益,沒有從長遠的角度對信息化帶來的經濟性提升進行思考,從而導致信息化建設緩慢或者流于表面。這樣一來,就對信息化建設的積極性進行了打擊,造成了信息化人才流失,從而導致開發、應用能力下降,對信息化的發展造成嚴重影響。
(3)信息規劃不足。信息規劃應當與調度系統的主要業務展開共同進行,從而合理優化系統資源,減少重復投資。在調度系統進行信息化建設的同時,應當對各相關專業、不同電力機構、不同應用系統的數據進行有效整合,從而提高調度系統的效率。但是,從目前的調度系統的信息規劃來看,還遠未達到,例如調度系統與電廠、變電所等電力機構的信息傳遞并不流暢;調度系統內部也存在應用系統相對獨立、數據冗余的問題。
3 調度系統信息化與其他先進技術的關系分析
3.1 信息化與智能化
當前,電網正在我國飛速發展,傳統的調度系統已經很難滿足電網調度的基本需求。首先,新能源電源的接入給電網的調度控制增加了巨大的難度。風能、太陽能作為現在利用最為廣泛的可再生能源,其發電有著不確定性及間歇性的特點,給電網的調度帶來了很大困難。其次,智能化的調度系統才能引領智能電網的時代。調度系統作為電網的中樞神經,應當具備智能決策、實時分析的能力,從而實現對電網的有力駕馭,適應市場化的需求。
調度系統信息化與智能化之間有著密不可分的關系,調度系統需要智能化以對信息進行更好地管理,但是同時信息又是智能的基礎,調度系統的智能化要以信息化作為支撐才能實現。信息的共享及整合是智能化實現的基礎。在調度系統中信息共享及整合體現在以下三個方面:
在調度機構的內部進行信息的整合及共享。
從縱向上看,調度系統要具有與各電廠、電站信息端進行信息共享的能力。
從橫向上看,調度系統要與其他部門進行信息有效互聯。
3.2 信息化與自動化
電網調度系統是電力企業各業務展開的神經中樞,在電力企業的運營中起著至關重要的作用。而電力調度系統的自動化管理可以對當前電網的運行狀況進行實時監控,以保證電網運行的安全性與經濟性。隨著國內電力工業的飛速發展,電網調度系統的自動化應用在電網調度的過程中起著越來越重要的作用,電網調度系統自動化已經成為電力調度系統發展的必然趨勢。
在對調度系統進行信息化建設之前,應該了解調度系統信息化與自動化之間的相互關系。首先,就當前而言,調度系統信息化與自動化在其內涵上有著相對的獨立性,因此應對二者加以區分。但是,從調度系統的發展趨勢來看,調度系統信息化應當包含自動化,未來的調度系統的自動化建設必將作為信息化建設的組成部分之一。因此在進行調度系統信息化建設時必須在這個高度上對信息化與自動化進行統籌規劃。
3.2.1 調度系統自動化技術的基本特征
能夠及時準確地采集、檢測及處理電網中局部或整個系統的實時信息。
能夠以電網的運行狀態為根據,結合技術、經濟等相關指標要求,為調度人員進行控制及調節等調度決策提供有力依據。
能夠對整個電力系統進行綜合協調,使電力系統可以安全、經濟地運行,避免電力系統整體崩潰及大面積停電等嚴重事故的發生。
能夠提高調度系統的工作效率,降低系統事故發生的概率,延長設備使用年限。
3.2.2 調度系統自動化的關鍵技術
在計算機、數據庫、通信等技術發展的引領下,電力調動系統的自動化技術正在朝著模塊化、綜合化、面向對象等方面進行發展。
關鍵詞:智能變電站 設計原則 結構體系
中圖分類號:TM76;TM63 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)09(a)-0124-01
國家電網公司結合中國電網建設實際情況,于2009年5月提出了智能電網建設目標,而智能變電站是建設智能電網的一大關鍵性、基礎性環節,深入分析和探討智能變電站相關理論及應用具有重要的現實意義。
智能變電站不僅是智能電網的重要組成部分,同時也是實現風能、太陽能等新能源接入電網的重要支撐。作為銜接智能電網發電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環節的關鍵技術,智能變電站在技術和功能上能更好地滿足智能電網信息化、自動化、互動化的要求。智能變電站的建成投運,可大幅提升設備智能化水平和設備運行可靠性,實現無人值班和設備操作的自動化,提高資源使用和生產管理效率,運行更加經濟、節能和環保。作為“十二五”開局之年的2011,同時也是智能電網進入全面建設階段的第一年,國家電網公司計劃將2011年2925億元的電網投資向智能建設方面傾斜,預計2011年將有約500億元用于智能化建設,同比增長150%。其中,智能電表仍是電網智能化建設的主要投資對象。與此同時,2011年國家電網公司還將完成兩批智能電網建設試點工程,加快推廣智能變電站、配電自動化、等重點項目。以青島220kV午山變電站為例,與普通變電站相比,按照設備使用壽命15年計算,可節約全壽命成本2240萬元。
1 智能變電站相關理論
1.1 智能變電站的定義
對于智能電網而言,現代高壓電力網是網絡主題框架,中級及低級電網是重要基礎,借助現代化通信技術及信息平臺,確保包括發電、輸電、變電、配電以及調度等環節在內的互動功能的切實實現,使電力流、商務流以及信息流等高度集成的現代化網絡成為現實。智能變電站是建立在數字化變電站基礎之上的,借助智能化一次及二次系統設備的網絡分層實現。
1.2 智能變電站的技術基礎
優越的綜合分析以及自動控制能力是智能變電站智能化的關鍵。以智能變電站技術導則為依據,在進行設計的過程中要按照以下原則進行。
第一,以DL/T1092的相關規定為設計和施工的依據,不但要符合DL/T755關于安全性和穩定性的要求,而且還要符合GB/T14285繼電器關于靈活性、可靠性、選擇性以及速動性的標準;第二,嚴格按照DL/T860的規定設計智能變電站通信網絡及系統,此外還要構建設計電網實時同步運行實時信息、保護信息、設備狀態以及電能質量等數據和信息在內的模型,以確保基礎性數據完整性及統一性要求;第三,以DL/T5149的規定為標準設計智能變電站后臺監控功能,同時確保測量、保護及控制單元符合GB/T13729、DL/T478、DL/T769以及GB/T14285的規定;第四,要想各級電網提供大力支持,確保運行的穩定性、安全性及經濟性;第五,相關功能符合集中控制及無人值守的標準,盡可能控制工作人員現場操作;第六,對性能進行全面的測量及評估;此外,還要構建站內全景數據統一化信息平臺、具有接入可再生能源的能力等。
1.3 智能變電站的體系結構
當前我國的智能變電站體系結構最為常見的是三層式,分別是站控層、間隔層以及設備層。其中,站控層主要設備包括計算機、操作站、維修站、人機設備、路由器以及服務器等;主要作用在于對變電站控制進行監視,對繼電器設定值的變化進行記錄,此外還有自診斷、故障分析以及遠程監控等功能;借助光纖局域網絡,站控層和間隔層間的通信得以實現,間隔層的主要包括監控設備以及繼電保護設備,主要作用是借助本間隔數據控制一次設備,操作閉鎖以及繼電保護。保護及測控裝置借助GIS控制柜實現了一體化,利用光纖及以太網通信方式,不必再像之前那樣借助許多電纜來確保一次設備和二次設備之間的通信。間隔層及設備層間的數字通信是建立在一次設備智能化基礎之上的。
設備層主要包括高壓設備及智能組件,采用的是模塊化設計方案,其作用是變電站測量、保護、控制以及計量,智能組件又包括測量、檢測、保護、控制以及計量等單元。外置智能組件主要涉及到測控裝置、保護裝置以及狀態檢測等,智能設備可以采用的方式主要有三種:獨立運行的高壓設備配合外置智能組件;高壓設備加內嵌式智能組件加外置智能組件;高壓設備配合內嵌式智能組件。
系統層是由一系列的子系統構成,主要是自動化系統、通信系統、對時系統以及站域控制系統等。系統層可以處理基本數據,變電站中與智能設備相關聯的信息主要是借助智能組件取得并加以處理,以變電站以及電網運行穩定性的要求為主要依據,對各設備層進行控制,以確保應用功能的順利實現。以變電站電壓等級以及復雜系數為依據,系統層可以對運行方式進行選擇,皆可以是集成運行,也可選擇分布數臺計算機運行。
2 智能變電站的應用展望
變電環節的智能化可以在很大程度上促進電網穩定性及可靠性的提升,同時還極大的增強了電力輸送能力以及設備的健康水平,今后將智能化設備以及狀態監測等先進技術適時引入到電網中,便可以保障全網設備統一收集運行數據、實時共享電網信息,并對其進行實時控制和智能化調節,為各級電網運行的穩定性、安全性以及一系列高級應用提供有力支持。
當前有關智能變電站的研究及建設尚處于起步階段,從長遠角度分析,為確保智能電網需求能夠得到切實滿足,接下來的工作就是要需要深入分析和研究智能變電站的傳感、通信、測量以及信息技術等。通過構建以智能變電站為基礎的高效、互連的發電廠、電網、負荷一體化系統,達到科學合理配置電源資源,確保工廠日益增長的負荷需求得到充分滿足,以盡快實現智能電網所追求的安全可靠、清潔高效、自愈可調的建設目標。
參考文獻
[1] 劉艷華,李瑩琨.淺析變電所綜合自動化系統的應用與實踐[J].黑龍江科技信息,2011(3).
[2] 房波.淺談數字化變電站技術在一次安裝中的應用[J].黑龍江科技信息,2010(30).