摘要：自动化技术的使用能够降低工作人员的工作量，可能人工工作一天的工作量，应用自动化技术很快就能完成。所谓“自动化”，顾名思义，就是指很少的使用人工操作或者没有人工操作而自动运行；将其应用在电厂发电领域，一方面能够节约人工成本、降低劳动力强度、提高劳动效率，另一方面，热工自动化技术能够有效地减少操作失误，提高电厂发电的稳定性和安全性。本文将阐述电厂热工的内容，并对电厂热工自动控制技术的应用进行分析。
关键词：电厂;热工自动化;自动控制;创新
引言
随着生活水平的日益提高，对电力的需求也不断增加。为了满足现代化建设的需要，电厂的热工系统技术也需要逐步提高其自动化程度。本文将对电厂热工自动控制技术的内容和技术要点进行全面分析，并对今后如何优化电厂热工系统提出建议。
1. 电厂热工自动化的内容
电厂热工自动化是指通过智能仪器、仪表、DCS系统对设备运行中相关参数进行检测，控制，从而对生产过程实现检测，控制，优化，实现控制智能化、过程自动化的目的。
1.1热工测量技术
（1）温度测量，温度参数占有很大的比重，常见的测温元件有热电偶、热电阻等。一些电厂还使用其他的热传感器，如金属膜汞温度包、红外测温探头等。
（2）压力测量，压力传感器主要是基于应变原理的膜片，感受压力的电器元件一般为电阻应变片。当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。
按类型分为电动式和气动式两大类，电厂中主要应用的为电信号的压力传感器。
（3）流量测量，电厂中需要测量的流量参数包括：一、二次风量、风速及各种液体的流量流速等。
电厂中普遍应用的为差压流量计，利用流体流经节流装置所产生的压差与流量之间存在一定关系的原理，通过测量压差来实现流量测定。差压式流量计由一次装置和二次装置组成。一次装置称流量测量元件，二次装置称显示仪表。
（4）料位测量，按检测物料的种类不同可分为液位、颗粒料位等检测装置;按原理可分为电容式、重锤式、雷达式等。在电厂中，测量液体主要用雷达式，测量颗粒料位主要应用重锤式。
（5）其他测量，如氧化锆（测量氧气浓度）、测振仪（测量轴承震动）、火检系统、氨气、氢气侧漏检测仪等。
1.2.关于DCS及控制逻辑
现代大型电厂发电机组的特点是高参数、大容量，普遍采用先进的自动化技术和产品，以提高电厂的竞争力。在单元机组控制方面，炉、机、电一体化采用DCS早已成为业内共同选择。
DCS的骨架—系统网络是DCS的核心。对整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
2. 我国热工自动化技术在电厂发电中应用的现状
2.1 热工测量技术的应用
热工测量技术是电厂发电生产运行中的常规应用技术，测量对象十分广泛，涉及到温度、压力、流量等，随着自动化技术的发展，目前热工测量技术的运用方式已经完全由人工操作，例如在温度测量方面，基于传感器收集、控制系统进行数据处理的方式，不同规格机组对热工测量控制系统需求存在差异，一般来说，125MW以下机组多采用DDZ-2型温度变送器，300MW以上的机组则采用热点偶热电阻信号直接传导到电子室。
2.2 DCS系统的应用
DCS（DistributedControlSystem）即分布式控制系统，宏观层面上说，它属于过程控制级、监控级构建的计算机网络系统，能够实现系统中分级管理、配置灵活、分布控制、集中操作等要求，在现代电力系统中发挥着重要的应用高价值。
综合国内外电厂发电系统自动化技术革命历程，DCS系统是在发电机组中应用实践效果最为突出的，一般的DCS都意味着一个局域网系统，以及分布在局域网中的计算机节点，共同构建一个控制系统，进而在局域网和发电机组之间建立连接，即可满足对控制系统运行网络控制的需求，实现自动化应用。
3电厂热工自动控制技术的应用
3.1热工测量技术的应用
电厂运行过程中的温度测量、压力测量等都是借助热工测量技术来完成的。一般而言，在热工测量控制系统中，各类型的测量元件和信号传感器是进行各类参数测量、采集的常用方式。就目前温度测量技术而言，在电力行业就地温度测量通常采用基于金属线膨胀原理的双金属温度计;远程温度测量采用热电阻、热电偶测量元件，其测量信号可以直接送入相关控制系统卡件，无需进行信号转换。在压力测量方面，就地压力显示和测量通常采用基于应变原理存在的膜片和弹簧管构成的压力表;而远程压力测量采用以微处理器为基础的智能型产品，主要由膜盒、智能电器转换部件组成，其中膜盒元件可以采用电容式、压阻式或单晶硅谐振式。在针对流量进行检测时，主要采用基于节流原理的差压测量方式;目前随着技术的发展，电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计等在电力行业中也有了广泛的应用;而对于一些大流量的主蒸汽流量测量时，通常采用基于弗留格尔公式的间接计算方式，以减少节流损失，提高机组经济性。对于液位测量来讲，通常采用磁翻板、差压测量、超声波、雷达等测量方式，输出信号以4～20mA电流信号为主。
3.2加强对电厂生产管理的控制
火电厂要想在当前社会发展过程中得到良好的发展和变化，在实际管理工作开展过程中就应该制定相应的方案或是对策，做到对发电厂的定期分析和节能工作的有效落实。此外在每一项工作的开展过程中，相关的工作人员也应该适当开展培训和学习工作，从而对相关技术人员的工作水平或能力进行提升，以便更好的实现稳定性工作。同时火电厂还应该对相关的维护制度进行落实，定期报这个设备检修工作的有效开展，从而将设备中可能存在的隐患进行排查，从而保证火电厂中的设备始终处于良好、稳定的工作状态。
3.3对系统进行运行管理
为了使火电厂热工自动化系统能够合理应用自动控制系统，需要提高技术人员综合能力，具体表现在：第一，在应用自动控制系统后，为了进一步提高发电的稳定性，不仅需要技术人员研究系统的运行方式，还需要管理人员对系统进行运行管理。
例如：为了能够提高火电厂热工自动化系统的运行情况，管理人员可以聘请这一方面的专家与技术人员共同研究这一技术，并应用仿真模拟技术对系统运行的合理性进行研究，找到其中存在问题的部分并合理改进，提高系统运行的合理性。第二，当系统运行时，为了提高系统运行的稳定性，管理人员需要合理分配系统的维护工作，并将工作分配情况进行记录，为了提高技术人员系统维护的工作效率，需要落实奖惩制度，在检查的过程中，一旦发现系统存在问题，需要根据工作记录表找到影响的负责人，并对其进行处罚，提高技术人员的工作积极性，促进发电厂的稳定运行。
3.4DCS系统的应用
DCS系统在电厂发电机控制工作中有着较长的时间，其是基于计算机技术和局域网技术快速发展的基础上而建立的，是控制系统的一种具体形式。正是借助发电机组和局域网两者建构起来的联系关系，以此实现对整个控制系统的网络化控制。同时，DCS系统是由多个微处理器建构而成的，且各个微处理器都有属于自己控制的范围，独立性较为明显。如果其中一个控制范围出现问题或故障，那么其产生的影响也只涵盖微处理器这一范围内的设备，有效避免了因某一故障而连带系统其它部门受到影响的情况。此外，针对DCS系统设计时，还要以经济型原则为主要遵循，来对控制室面积和仪表盘尺寸予以合理掌控，这不仅节省了电缆的使用量，以此带动整体成本投入的降低，而且对提升电厂的经济效益也有重要作用。
4电厂热工自动控制技术对生产的促进作用
4.1提高电子元器件的可靠性，提高设备的可靠性
近年来由于热控元器件故障造成机组非停次数越来越多，电子元器件的质量与可靠性水平是影响设备质量与可靠性水平的重要因素。
典型的卡件及电子元器件的寿命曲线是浴盆曲线。即电子元器件主要故障都出现在器件寿命周期开始和最后的十分之一阶段。一般元器件在出厂前先进行一次老化测试，其目的就是加快器件在其寿命前10%部份的运行过程。
随着电子元器件的使用，当经过恒定失效率区，接近损耗区时器件的故障率又开始增加，其特点是产品的故障率迅速上升，很快出现产品故障大量增加直至最后报废。这一阶段产品的故障主要是由老化、疲劳、磨损、腐蚀等耗损性因素引起的。通过对产品试验数据分析，可以确定耗损阶段的起始点，在耗损起始点到来之前停止使用，对耗损的零件、部件予于维修、更换，可以降低产品的故障率，延长使用寿命。
4.2 控制系统的优化
目前，我国电力事业已进入大电网时代，随着电网容量的不断增大，电网的用电结构也在发生巨大的变化，特别是太阳能发电、风电的装机在电网的占比不断加大，这些机组发电量的可控性较差，均需要电网内的其他机组做出相应的调节。如果火力发电机组没有相应的调频、调峰能力，电网就对供电品质失去了控制，也就不能对供电质量提供保证。这就要求机组的自动控制水平必须提高，不但满足自身的安全、稳定、经济运行，同时还要满足电网自动化调度的严格要求。
4.3防止热工保护拒动误动
在电厂热力自动化控制系统运行中，保证机组设备的正常运行事首要问题。对于自动控制系统来说，热工保护误动及拒动将严重影响火电机组的安全经济运行，对热工保护误动及拒动的防范研究一直以来都是热控专业的热点讨论问题。
保护误动、保护拒动的概念：在主辅设备正常运行时，保护系统因自身故障而引起动作，造成主辅设备停运，称为保护误动;在主辅设备发生故障时，保护系统也发生故障而不动作，称为保护拒动，并可能因此造成设备损坏及事故的扩大。由此可见，保护拒动的危害比保护误动更加严重，因此，热工保护系统的基本配置原则为“杜绝拒动，防止误动”。
5热工自动化技术在电厂中的创新
5.1单元机组监控逐步实现智能化
可以说，单元机组将逐步实现智能化是以单元机组为主体的明确的发展方向。然而，目前我国单元机组智能化发展还缺乏应有的成熟性和全面性，起步阶段特征明显。但是在相关技术快速发展的背景下，无论是单元机组控制中的信息智能化仪表还是软件其必将拥有广阔的发展前景，这也是推动单元机组监控智能化得以实现的基础所在。
5.2对过程控制软件予以优化
纵观当下电厂的自身发展可以看出，新技术在控制系统中的应用逐渐广泛起来，从一定程度来讲，这也给控制系统的调节范围和品质指标的优化提供了重要帮助。然而，从客观角度而言，虽然新技术的应用能够起到一定的效果，但是其对整体控制系统运行效果则没有明显的改变与帮助。在此背景下，就要加大对控制软件的开发力度，其中燃烧控制软件、蒸汽温度调节软件等的开发尤为重要，不仅可以简化安装和调试工作，而且对整体控制系统的优化也具有不可否认的重要意义，对推动电厂经济效益和安全生产能力来讲也有重要的促进作用。
5.3针对单元机组监控系统实施集中化布置
单元机组监控系统物理布置集中化是以集控室概念为基础，并对其进行的进一步延伸。经过改革的集控室概念除了囊括电子设备间等必要内容外，还向整个单元机组进行了拓展，一方面推动了单元机组电子设备所具有的物理布置更加步入集中化的发展态势中，另一方面，也为一般的监控信号以远程I/O柜的配置方式集中化提供了可能。在此背景下，使得厂房的物理空间得到最大化运用，电缆的需求量得到了有效的控制，同时，在机组运行管理过程中其水平也有了稳步增长，是提升电力企业自身效益的一种有效方式。
5.4应用无线测量技术
无线测量技术在测量系统中的应用，必须以无线测量技术和DCS技术的整合为前提，从而使测量系统中存在的各类问题得到全面且有效的解决。同时，不断丰富现有的关键工艺信息或内容，是加快热工自动化技术得以完善和发展的关键措施。此外，无线测量技术的应用，会实现成本的合理控制，有效减少了成本投入，而且也为远程监控的实现提供了必要条件，基于此背景下，电厂的应用必将获得更为广阔的发展。
6结语
综上所述，热自动化技术在电厂得到了广泛的应用，电厂各环节的自动化控制可以有效提高生产效率。而随着热工自动化技术的发展，各项新技术、新工艺会不断地应用于电厂中，可以促进电厂的生产效率。电厂热工自动控制技术是一项非常复杂的工程，在电厂热工控制系统中，每一个环节都对整体操作系统有着重要的影响，这就要求每个操作环节都要做到零失误，这样才能保障整个电厂热工控制系统的安全性、高效性。
参考文献
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