赵炳丞
中煤伊犁能源开发有限公司
摘要：现代发电厂在发电过程中要通过对各种设备的应用完成相应的发电工作。对于现代发电厂来说，其中的三大核心设备分别为锅炉、汽轮机、电机。为了确保发电厂发电高效性，以及发电作业的顺利进行，就必须做好相应的分析工作。
关键词：发电厂集控；汽水系统；锅炉控制
引言
发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。发电厂的集控运行是指利用计算机、控制、通信、图形显示技术，对发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。
1我国发电厂发展情况简介
火力发电是我国电力企业最主要的发电形式之一。在我国，作为电力行业的主力军，发电厂在数量、经营规模与发电量等方面都得到了快速的提升。在进入21世纪之后，我国的火力发电发展水平提升速度呈现出大幅度加快的趋势。早在2001年至2005年，经国家环保总局批准建设的火力发电项目就达到472个，总装机容量达到344382兆瓦。仅在2004年，相关部门审批通过的火力发电建设项目就超过100个。在我国，正处于运行状态的发电厂中，最大的就是内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司。该公司的总装机容量达到672万千瓦，是世界上现存最大的发电厂。
2发电厂集控汽水系统
燃烧、汽水、电气是现代发电厂中的三大关键系统。在三大系统中，发电汽水系统其主要由汽轮机、锅炉、加热器等多项设备共同构成。发电厂在发电过程中，锅炉在给水后，汽包会对来自省煤器中的水，此时，锅炉内燃料将会充分燃烧，产生的高温烟气会水进行加热，高温蒸汽通过加热器的加热处理后，会产生大量饱和蒸汽，这些蒸汽在经过加热处理后，会转变为过热蒸汽，这些过热蒸汽能完成对汽轮机旋转的推动，从而使发电机运行。热蒸汽在汽轮机高压缸中，通过膨胀做功后，此时，形成的蒸汽则户被再一次引入再热器，通过再次升温后，再将其送入汽轮机，使其可以再次作用，从而实现对能量的最大化利用。存在于汽轮机中的凝汽器，通过对其的合理应用，可以将汽轮机排气口排出的气体进行冷却处理，从而使其凝结为水，然后通过低压加热器对其进行加热，同时，通过对除氧器的应用，将水中会对热传递造成妨碍的游离氧和附属金属去除，然后通过高压对高压加热器的应用，再将其送回锅炉。
3发电厂集控锅炉控制措施
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。锅炉根据容量、燃烧方式、循环方式等的区别，又可以分为各种不同类型。例如某单位所使用的是2330MW锅炉，使用亚临界参数、一次中间再热、单炉膛、自然循环汽包炉，固态干式排渣。锅炉的汽包水位是锅炉运行的一个重要参数，反映出锅炉的蒸汽量与给水量的关系。汽包的水位太高或太低，都会对锅炉的正常运行带来不利影响。当汽包水位过高时，内部的蒸汽空间变小，产生蒸汽饱和水量大，影响蒸汽质量。当汽包水位过低时，因补水不及时，蒸汽产生量会急剧加快，造成缺水，干锅，甚至发生爆炸事故。所以，锅炉的给水自动控制系统是锅炉的控制中的核心环节。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。
现代锅炉控制主要有以下三种方式：
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。
3.3三冲量给水控制系统
三冲量给水控制系统又分为单级和串级两种方式。
（a）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。
上述各种控制系统中，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。
结语
目前，火力发电仍然是我国的主要发现方式，在现代发电厂中，汽水系统和锅炉控制是一种十分复杂的系统，电厂集控运行过程中包括多个方面。而近几年我国计算机技术得到了飞速发展，这也促进了自动化控制技术的发展，为了更好地完成自动化控制，保证发电厂运行的稳定性，必须加强对智能化的研究。
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