梅再亮
湖北华电江陵发电有限公司,湖北省 434000
摘要：火电厂的工作原理即为利用燃料燃烧所产生的热量来加热锅炉中的水，使其受热后成为蒸汽和过热蒸汽，这些具有很大热量的蒸汽推动汽轮机转动，产生的动能带动发电机发电。火电厂的集控运行是指利用计算机、控制、通信、图形显示技术，对火电厂的生产和运行过程进行集中控制，将机、炉、电的控制集合为一体的方法，包括正常情况下的运行状态和参数的监视、紧急情况下的事故处理和启停机控制等。
关键词：发电厂；集控；汽水系统；锅炉控制
经济发展以及科学进步，电力行业得到快速发展，逐渐成为经济领域中坚力量。此外，城市居民电力需求不断增加，火电厂集控运行对于火电厂发展具有十分重要的意义。
1、发电厂集控的汽水系统
发电厂主要有三大主系统：燃烧系统、汽水系统和电气系统。其中，发电厂的汽水系统主要由锅炉、汽轮机、凝汽器、加热器、除氧器等组成，包括给水系统、水冷系统和补水系统三个方面。锅炉给水后，汽包接收省煤器的来水，锅炉内燃料燃烧产生的高温烟气加热汽包中的水，产生的高温蒸汽经过过热器加热，汽包中出来的饱和蒸汽变为过热蒸汽，推动汽轮机旋转，带动发电机做功，在汽轮机高压缸中，经过膨胀做功的蒸汽再引入再热器，再次升温后送入汽轮机再次做功，达到能量的最大化使用。汽轮机中的凝汽器则将汽轮机排气口排出的气体经过冷却后凝结为水，经过低压加热器加热，并经过除氧器除去水中妨碍传热和腐蚀金属的游离氧，再经高压加热器加热后送回锅炉，补充水系统用来在锅炉和汽轮机之间补充工质损失。经过如图中所示过程后，发电厂就完成了一次完整的汽水循环。
超临界直流炉机组在运行时，遇到蒸汽低压负荷，这一因素将影响温度的控制失调。在直流炉运行过程中，主蒸汽流量低压负荷性能产生变化时，导致了过热器运行时间加长，使得过热器上的各个温度节点在温度产生变化之前就发生了变化。如果控制系统不能在发生变化前控制各个温度点的变化，那么对于主蒸汽的温度也不能进行调节。为了能够调节主蒸汽的温度，可以采用过热器中的动态数学模式对各个温度点进行计算和测量，估算出温度点的变化量，依据变化量的数据对主蒸汽的温度进行适当调节。这一调节的过程能够有效增加一、二级喷水减温的启动时间，以防主蒸汽的温度变化过大，导致主蒸汽的控制装置滞后。汽温的调节方式由许多因素组成，包括水煤比、入口蒸汽温度过热、中间点的温度和温差以及内外干扰等综合因素组成。
2、火电厂集控技术的运行缺陷
2.1过热问题。在超临界机组运行中，过热粗调是指通过水和煤的比例进行系统调节，通过细调是通过增减水温完成细调。影响机组过热的主要因素有空气系数、受热面积、水温度、焕然比例等。直流炉的水煤比例是有微热气温控制的。过热系统通过合理的设计、良好的生产环节控制，保证系统温度控制的产品质量，有效提升过热温度调节过程，确保相关参数的合理性，但是因为各种外部因素问题，会对过热系统造成不良因素的影响，导致过热的产生。
2.2气压控制问题。在系统长期工作过程中，系统内部产生一定的平衡状态，被称之为主气压。通过主气压间接的实现系统动态平衡，保证系统内部协调合理性。主气压系统采用炉膛煤粉处理的方法提高主气压动力压力的目的，对煤粉量具有依赖性。一种对煤粉量的依赖性会造成气压控制的不稳定性，直接影响火电厂集控的输出管理，直接影响火电厂正常运行标准，造成气压控制受阻。一旦发生气压控制问题是就需要切断操控电源，将气压保持在合理的平衡范围内，在对系统参数进行检测，防止因为气压过大影响系统稳定性。
2.3.再热气温控制。再热气温控制对一次加温的控制而言，难度较大，较为繁琐。
一些火电厂为了有效的节约成本，通过控制温度调节水温，但是这样会造成大量的经济负担，直接降低了能源的合理利用率。例如，1%的减温会需要0.5g的发电煤用于调节。再利用温热调节的方法很多，如煤气式循环，热风喷循环等。通过合理的再热气温循环控制，提高在利用效率，减少能源的消耗。
3、发电厂集控的锅炉控制
锅炉是火力发电厂的三大核心设备之一，在发电厂的运行中，燃料首先在锅炉的炉膛中燃烧，成为很高温度的烟气，当烟气从锅炉的水管中流通时，加热了锅炉内的水，使之成为饱和蒸汽，再经过过热流程，成为过热蒸汽，最后通过管道去推动汽轮机做功。在锅炉的给水控制中，需要注意的是当锅炉中的蒸汽增加时，由于锅炉的汽泡量也随之增加，产生的“虚假水位”现象，“虚假水位”现象可能引起控制系统减少给水量，进而加剧蒸汽和给水量之间的不平衡，带来水位偏差。现代锅炉的控制主要有以下几种方式：
3.1单冲量给水控制系统：单冲量给水控制系统是指变送器将实测的汽包水位信号PID送到调节器，与给定的定值比较偏差，再根据偏差来决定调节信号，并经运算放大器输出信号。也即单冲量给水控制系统只根据汽包水位PID的变化来控制给水阀门开度，决定水位的给定值。单冲量给水控制系统控制简单，运行可靠，但是其不能反映出“虚假水位”的现象，控制器可能反向误动作。另外，它对蒸汽量和给水量的扰动也不够灵敏，所以，其仅适用于蒸汽量比较稳定的较小容量锅炉。
3.2双冲量给水控制系统。双冲量给水控制系统使用锅炉水位变化量H和蒸汽量信号D这两个变量来协同控制调节器，决定锅炉的进水量。双冲量给水控制系统弥补了单冲量给水控制系统的不足，当蒸汽量发生变化时，虽然锅炉水位变化量H已经很难测量准确，但蒸汽量信号D将使给水调节阀动作，进而给出控制信号，增加给水量来抵消“虚假水位”影响。双冲量给水控制系统适用于蒸汽量经常变化的锅炉。虽然可以抵消“虚假水位”影响，但同单冲量给水控制系统相同，它仍然不能及时反映和补偿给水扰动。随着现代锅炉向着大容量的方向发展，参数也随之复杂。一般情况下，锅炉的容量越大，汽包的容量和容许波动的量都越小，当给水量不足引起缺水现象时，更容易发生事故，另外，如果几台较大容量的锅炉并列运行，还可能发生水位控制互相干扰的情况。这种情况下，双冲量给水控制系统由于不能反映给水量的自发变化和扰动，已经不再适用，在此背景下，产生了三冲量给水控制系统。（3）三冲量给水控制系统。三冲量给水控制系统又分为单级和串级两种方式。1）单级三冲量给水控制系统：单级三冲量给水控制系统使用汽包水位H为主要控制信号，将蒸汽流量D作为前馈信号，给水量W作为辅助反馈信号，即为三冲量给水控制系统。三个控制量之间互相反馈，来协调控制。蒸汽量D发生变化时，调节器随之动作，调节给水量W。给水量W发生变化时，调节器也随之动作，控制给水量W在合适位置。b）串级三冲量给水控制系统：串级三冲量给水控制系统分为主副两个调节器。汽包水位H为主调节器的控制信号，用来控制副调节器进行水位校正。而副调节器除了接收控制信号H以外，还接收给水量W和蒸汽量D这两个控制信号。这样，当蒸汽量D发生扰动时，副调节器随之动作，控制给水流量W。当给水量W发生扰动时，副调节器随之动作，使给水量W维持恒定。三冲量给水控制系统的结构较之前两种复杂，但是它有效的弥补了单冲量和双冲量系统的不足，是目前控制大型容量锅炉最有效的方式，也是目前发电厂最常用的控制方式。以上各种控制系统中，测量汽包水位的变送器均为三重化，最终的水位信号从中选出一路，当汽包发生故障时，也可由控制人员来决定切换至另一路信号，确保安全稳定运行。
4、结束语
总之，火电厂运行技术中采用集控运营的技术方法得到工业市场的广泛欢迎，将原有机械设备替换，攒用火电厂集中控制系统，既节约了计数成本，提高了计数控制水平，保证了高校技术生产控制标准，确保了化工生产控制管理的整个技术流程的合理性。通过加强计算机系统网络的集中控制管理，实现管理、控制的合理性规划，确保管理互相补充的作用。
参考文献：
[1]孙红梅.浅谈火力发电厂集控运行的汽水系统与锅炉控制.2017.
[2]刘文彬.浅析火力发电厂发电机组的集控运行技术.2016.