陶志军
国华太仓发电有限公司 江苏 215433
摘要：随着人们对生活水平的要求不断提升，对于电能资源的需求量也越来越大，火电厂的机组容量也需要不断增加。相对来说，电网对于负荷的调节性要求同样要升高，协调控制系统还要在现有的基础上进一步做出完善。在火电厂的运行过程中，自动化控制的主要运行方式是通过集控运行来实现的。所以，想要火电厂能够运行平稳，需要对控制系统进行有效的性能优化。
关键词：火电厂集控；机组协调控制；自动化技术
引言：就目前的情况来看，我国社会的主要发电来源还是火力发电。尤其是在最近几年，科技发展水平不断提高，各种新能源发电设备不断出现，促使火电厂也加快了自身优化升级的脚步。集散控制系统就是优化升级的结果，其将管控技术融合于生产运行过程中，充分地展现了火电厂运行模式中的现代化与信息化。
一、火力发电厂集控运行的现状和问题
如今，各种新兴的技术设备被应用于火电厂的运行过程当中，在这当中，集散化控制成为了最佳的应用技术之一，它的出现不仅提升了火电厂运行的稳定与安全，而且有效地提升了火电厂的运行效率。但就目前情况来看，集散化控制在运行过程当中还存在一定的问题。首先，集散化控制在系统应用和分析过程上还存在着一定的不足，这就导致了运行过程中成本的升高。其次，在管理和检修方面，也有着工作上的不足之处，导致设备常常出现问题，在整体运行的可靠性上还存在较大的提升空间。
（一）主汽压力系统
伴随着科学技术的日益发展，直接能力平衡公式的发展也变得成熟化，系统化。直接能力平衡公式被广泛的应用于主汽压力系统当中，并且在系统中发挥着至关重要的作用。在这当中，间接能量平衡系统仍然存在着比较明显的缺陷问题，问题的出现点在协调退位的过程中，如果依旧采用能量平衡公式的理论进行实际操作的话，在实际的生产过程中就会出现问题，与真实情况相违背。
（二）过热气温系统
在对煤和水的比例调节过程中，通常会采用过热气温调节的方法。在实际的运行过程中，会有多种因素造成机组的气温过热，这其中主要包括水的温度，空气的系数，受热的面积以及热水的比例等多个方面。过热气温系统虽然通过扎实的理论基础有效地解决机组气温过热的问题，但在其很多的环节上却依然存在着问题，这也使得生产环节的质量要求达不到应有的保障，过热气温系统在质量控制方面的问题也受到了很大的阻碍。
（三）再热气温系统
相比于单次气温控制，再热气温系统拥有着更加繁琐的步骤和更加困难的操作难度。所以，很多火电厂为了节约生产成本，简化生产工序而不采用再热气温系统，只通过水的温度去进行温度上的调节。但仅仅通过水温去调节很难达到预期的效果，这样的方式在一定程度上反而增加了火电厂的运行成本，使经济负担加重。因此，火电厂应当尝试着去选择再热气温系统来进行温度的调节，或者采用煤气循环的方法来进行再热气温系统的完善。
二、电厂集控技术运行条件与控制模式分析
（一）电厂集控系统运行的技术与环境条件的构建
当前，我国的电厂通常采用分散性控制系统，以计算机系统作为辅助，实现了较为良好的运行态势，能够保证整体温度得到有效的调控，并使电源得到灵活的控制。在此基础上，再通过控制不同因素，最终实现了集中控制，从而使电厂的发电工作得到保证。集中控制系统主要是用于对发电机组的控制[1]。发电机组工作前，相关人员首先要对接地装置进行检查，看其是否存在故障，以免出现信号屏蔽情况，这样才能确保设备的正常运转。
（二）电厂集控系统运行模式构建
（1）分散控制模式
分散控制模式实际上属于一种模块化、分散化的控制系统，其具有复杂的技术体系与控制机制，需要借助计算机或电子通讯设备进行远程化控制。不仅如此，在分散控制模式运行的过程中，还需要满足不同的应用条件。首先要使用性能较高的计算机或电子通讯设备。其次，还要计算机能够分析出运行环境中的温度情况。最后，在构建、运用分散性控制模式的过程中，还要进行发电机组的细节控制，分析发电机组的电源情况、信号释放情况，以确保在模式运行的过程中不会出现断电、操作失误等故障问题，从而达到平稳运行、精准控制的效果。
（2）等级化控制模式
等级化控制模式属于分散化控制模式的升级模式，它能够有效地使操作流程精细化，达到阶梯式的管理效果。不仅如此，还能实现等级化的管理，充分地提升管理的实效性。等级化控制模式将集控的运行模式划分出了不同的级别，这样能有效地使管理方式集约化，使管理过程中的效率得到明显的提升。集控运行模式通常需要用到通讯技术，不仅能有效地提升数据传输效率，还能对信息的处理更加高效。在构建等级化控制模式的过程中，首先要注意分析运行条件，辅以计算机来进行远程控制，这样就能实现运行过程中的实时化处理，在信息技术的帮助下，保证多元化的系统联合。
三、燃煤电厂协调控制系统设计改进方式和方案分析
（一）电厂协调控制系统应用优化方向
在运行过程中，如果负荷调节器的调节效果产生了削弱那么可能是系统的负荷发生了变化，在这当中，负荷前馈信号起着重要的作用。等到系统状态维持到一个稳定的值后，如果目标负荷和实际负荷的差值较小，那么则会结束前馈信号的动态过程。就此特点来说，要想使目标负荷的要求缩短，应当采用更改调节器的参数方法来实现，借此能够增强调节器的调节能力。不仅如此，还可以利用实际负荷和目标负荷的差值，通过调节校正调节器积分和比例系数参数来进行缩小，这样就能够充分地解决稳态平稳和快速动态响应之间的矛盾。
（二）给水自动调节优化
（1）中间点温度
中间点温度的控制在给水自动调节优化的过程中扮演着重要的角色，在进行中间点温度的设定过程中，为保证其合理性，应当采用分离器出饱和蒸汽压力时对应的温度，还要根据当时的设备运行状态，再由操作人员以手动的方式偏置和减温水比例的方法来进行处理。在此过程中，可通过计算减温水流量与总体水流量比值的方法来进行校正工作，这样能够使手动操作过程中出现的偏差得到校正，从而更加合理地去调整温度。
（2）给水流量
给水流量的多少，直接影响着给水自动化调节的优化程度，在实际的操作过程中，如果利用手动的方式进行给水，主调节器的输出参数会根据水量的改变而改变，不仅如此，给定值还会根据中间点温度的变化而变化。
相反，在实际的操作过程中如果采用自动的方式进行给水，并且给水流量的设定值让中间温度PID来进行控制。在PID的计算过程中，会增加三个作用，分别是机组负荷指令，锅炉主控前馈和水冷壁出口机箱温度。在这当中，负荷指令的目的是为了保证给水能够和燃料量的变化同步进行，从而保证煤和水的比例处在一个稳定的范围内。在这个过程中，如果燃料的量发生了变化，那么煤和水的比例也会随之改变，就会使给水量也随之增加。
（3）参数控制
对于给水自动调节优化的过程来说，参数的控制是至关重要的，当系统的负荷发生变化，负荷调节器的作用就会在一定程度上受到影响。假设这个时候整个系统可以恢复稳定，那么实际负荷就会和目标负荷的差值就会降低，前馈信号也会结束动态过程。依照此特点，我们想要降低到目标负荷的要求，可以利用控制调节器的参数方式去进行。在实际的操作过程中，要想实现目标负荷和实际负荷的差异平衡，同样可以采用调整调节器比例系数的方法来实现。
（二）软件系统设计
（1）软件架构
软件架构分为客户端结构和服务端结构，利用这两个结构的硬件环境优势，进行任务管理内容的合理分配，从而实现客户端与服务端的设备运行成本上的控制，同时，客户端和服务端能够实现数据的实时通讯，从而达到冗余的效果。当其中一台服务器出现问题时，系统能够自动的切换到另一台服务器，保证了系统的安全运行。运行客户端的工作主要由操作员执行，要进行的工作是将客户端信息传递到服务器端，让服务器服务于客户端。软件架构能够有效地提高操作人员的处理能力，助力操作人员顺利完成工作[2]。
（2）功能模块
在进行设计电厂协调控制系统时，应当让协调控制系统和集控管理系统相互结合，分析每个子系统的状态信息，将分析的结果用作协调控制基础。在上述工作完成后，能够把整个系统的控制模块分为四个部分，分别是子系统，汽机系统，锅炉系统和主控系统。同时每个系统还可以分为多个子系统，以保证协调控制系统的平稳运行。在这当中，对于火电厂的生产特点来说，汽机系统和锅炉主控系统是主要的控制系统，这两个系统能够保证锅炉和汽轮发电机的平稳运行。当出现负荷变换频率较大的问题时，汽机系统和锅炉主控系统能够保持能量的平衡，从而使主蒸汽压力稳定。准确来说，二者是互相影响并互相关联的，如果其中一个系统的运行出现问题那么就会影响到另一个系统的平稳运行[3]。
（三）硬件系统设计
（1）网络架构
网络架构主要分为三个部分，分别是监测控制层，现场控制层和系统服务层。分开来看，监测控制层主要包括操作工程师站和操作员站，具体任务是实现和服务器的实时通讯，达成传输数据的任务。现场控制层分为现场控制站和信息采集站，安装位置在和主控位置相近的电子设备室里，工作内容为负责接收传感器和变送器所传输的信息，再用事先设定好的控制策略进行运算，再将结果传递给现场执行器。系统服务层也称为系统服务设备，利用冗余网络来达成和监控层计算机控制器的连接工作，从而保证接收信息与发送信息工作的顺利
（2）功能模块
主控系统用于对电网自动调节系统输送指令，还用于操作人员手动的调节负荷指令从而达到限幅，限速的结果。当机组辅机出现运行问题的情况下，主控系统能够保障机组自动进入控制系统，自动的将负荷调整到相应的规定数值。
火炉主控系统的运行模式可分为自动和手动两种，和汽轮机主控系统在机组不同的工作条件下完成控制功能，能够指令锅炉输出和负载关系相匹配。不仅如此，锅炉主控系统还拥有主蒸汽压力闭环控制能力和负荷质量前馈控制能力，这样就能保证输入的能量能够满足锅炉的节能要求。在这当中，前馈控制能起到对锅炉输入与输出量的平衡状态调整，保证能量的失衡幅度在运行的过程当中处在一个很小的范围[4]。
汽机主控系统是用来调节系统的执行结构的，其主要的负责内容是调节汽轮机的控制系统，从而确保汽轮机的平稳运行。想要保证汽轮机系统能够正常工作，就要保证其处在自动运行状态。机组级协调控制系统和DEH等系统的中间层控制系统就是汽机的主控系统，在下达指令后，DEH系统负责汽轮机的气门开度控制，使汽机得到足量的蒸汽，达到机组的符合要求，这样才能让锅炉和汽轮机处在一个平衡稳定的条件下进行工作。在汽机系统和锅炉系统的运行过程中，主蒸汽压力的大小由汽机系统进行控制，蒸汽压力来源于负荷压力的函数来形成。
（四）提升集控和协调能力的方案
（1）整体管理
就火电厂的运行过程来说，判断控制方式的理论依据主要来自于集控的运行特点。集控系统的组成来源于多个方面，这其中主要的是变送器和盘台设备。因此，如果想确保系统能够平稳有效的运行，就需要把整套系统统一的进行维护与管理。
（2）及时停机
紧急保护系统的作用是用来确保机组工作人员的人身安全，因此在平时设备的运行过程中，需要做好随时的停机准备工作。虽然设备维护人员在平时的检修工作中能够保证设备的平稳运转，但还是需要加强对于突发安全事件的应对管理方案，假如突发安全事件一旦发生，会给工作人员带来不可预知的人身安全威胁。因此，在设备的运行过程中一旦出现非正常运转的情况，就需要及时停机，及时开启紧急保护系统，以最快的方式去切断危险源，降低安全事故发生的可能性。在机组的实际运行过程中，往往有着一定的范围和极限标准，所以，除非发生紧急情况，否则是不应当随意改变设备的参数的。这样能有效地避免系统随意的开启给火电厂带来经济效益上的损失[5]。
结论：由上述分析的过程可知，在火电厂集控运行与机组协调控制的过程中，燃烧器装置的使用性能是重中之重。与此同时，还要进行集控运行设备和机组设备的检修工作，这样才能确保各项系统的正常平稳运行。不仅如此，还需要把分散化控制和等级化控制模式进行有效地利用，这样才能确保控制系统的性能进一步实现优化和升级。只有这样，才能使火电厂的集控运行与机组协调控制更加的完善，能够充分地满足社会的生产需求，助力社会的发展向更高一个阶梯的攀升。
参考文献：
[1]杨小宁.电厂集控运行与机组协调控制应用[J].现代工业经济和信息化,2020,10(07):81-82.
[2]高晗.电厂集控运行与机组协调控制应用[J].通信电源技术,2020,37(04):120-121.
[3]赵阳.电厂集控运行与机组协调控制探讨[J].科学技术创新,2019(34):168-169.
[4]张成巧.论电厂集控运行与机组协调控制应用[J].中国高新区,2018(13):10-11.
[5]张伟.关于电厂集控运行与机组协调控制探讨[J].中国高新区,2017(18):111-112.