熱工自動(dòng)化系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　總體來(lái)講，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、智能化、一體化和透明化。對(duì)故障信息的研究和充分利用是發(fā)掘熱工故障診斷與故障預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用，為熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了不斷拓展的空間。 隨著世界高科技的飛速發(fā)展和我國(guó)機(jī)組容量的快速提高，電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化技術(shù)不斷地從相關(guān)學(xué)科中吸取最新成果而迅速發(fā)展和完善，近幾年更是

2、日新月異，一方面作為機(jī)組主要控制系統(tǒng)的DCS，已在控制結(jié)構(gòu)和控制范圍上發(fā)生了巨大的變化；另一方面隨著廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)（SIS）、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和基于現(xiàn)代控制理論的控制技術(shù)的應(yīng)用，給熱工自動(dòng)化系統(tǒng)注入了新的活力。</p><p>　　關(guān)鍵詞：熱工自動(dòng)化；DCS ；智能化；現(xiàn)狀；發(fā)展</p><p>　　Abstract: In general, thermal development t

3、rend of the automation system is high-speed, intelligent, integrated and transparent. Research and take full advantage ofthe fault information to explore the thermal fault diagnosis and fault prediction based on filedbus

4、 applications, to provide for the further development of the thermalautomation systems continue to expand the space. With the rapid development ofhigh-tech the world and the rapid increase of the capacity of the units in

5、 China, thepower </p><p>　　Key words: Thermal automation; the DCS; intelligent; the status quo; development 目 錄</p><p><b>　　1. 序 言1</b></p

6、><p>　　1.1 熱工自動(dòng)化的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 DCS的應(yīng)用與發(fā)展4</p><p>　　1.3 DCS應(yīng)用范圍的迅速擴(kuò)展4</p><p>　　1.4 單元機(jī)組控制系統(tǒng)一體化的崛起4</p><p>　　1.5 DCS結(jié)構(gòu)變化，應(yīng)用技術(shù)得到快速發(fā)展5</p><p>

7、;　　1.6 全廠(chǎng)輔控系統(tǒng)走向集中監(jiān)控5</p><p>　　1.7 變頻技術(shù)的普及應(yīng)用與發(fā)展6</p><p>　　1.8 局部系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)6</p><p>　　1.9 熱工控制優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展6</p><p>　　1.10 SIS系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展7</p><p>　　2. 電力行業(yè)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)

8、的未來(lái)發(fā)展動(dòng)向及前景8</p><p>　　2.1 單元機(jī)組監(jiān)控智能化是熱工自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展方向8</p><p>　　2.2 過(guò)程控制優(yōu)化軟件將得到進(jìn)一步應(yīng)用8</p><p>　　3 結(jié)論....................................................................................

9、.....................................................9</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)10</b></p><p><b>　　致 謝11</b></p><p><b>　　1. 序 言</b></p><p&g

10、t;　　當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)飛速的發(fā)展，電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化技術(shù)也隨之得到迅猛的發(fā)展。其中，熱工自動(dòng)化裝置在大型發(fā)電機(jī)組中起著重要作用，實(shí)踐證明，電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化的程度已經(jīng)成為衡量企業(yè)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)電機(jī)組己經(jīng)逐步從小容量發(fā)展到大容量且高參數(shù)發(fā)展到單位機(jī)組。電力工業(yè)也進(jìn)入了一個(gè)新領(lǐng)域，進(jìn)入了大電網(wǎng)、大機(jī)組、高自動(dòng)化的新時(shí)代。自動(dòng)化系統(tǒng)在整個(gè)工藝流程中起著自動(dòng)控制系統(tǒng)檢測(cè)的功能，是一個(gè)完整機(jī)組神經(jīng)中樞、運(yùn)行中心以及安全的屏障。而DCS分散控制系統(tǒng)

11、在技術(shù)上就出于整個(gè)自動(dòng)機(jī)組的核心位置。一、電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化的極念所謂電廠(chǎng)的熱工自動(dòng)化是指參數(shù)在應(yīng)用于電廠(chǎng)熱力過(guò)程中的測(cè)量、信息的處理、自動(dòng)的控制、系統(tǒng)的自動(dòng)報(bào)警和裝置的自動(dòng)保護(hù)等操作時(shí)是在沒(méi)有人為參與的情況下，僅僅依靠自動(dòng)化儀表本身和自動(dòng)控制裝置來(lái)進(jìn)行完成。熱工的自動(dòng)化使得熱工設(shè)備安全得到了有效的保障，并使得機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性得到大幅度增長(zhǎng)，因此，工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大大的被降低下來(lái)，直接節(jié)約了人力成本的同時(shí)，提高了電廠(chǎng)的運(yùn)作效率。熱工自動(dòng)化的先

12、進(jìn)程度促進(jìn)了電廠(chǎng)生產(chǎn)力水平的提高。電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化是在火力發(fā)電的道路中慢慢發(fā)展而來(lái)的，自動(dòng)化的發(fā)展也為我國(guó)的電力事業(yè)提供了有效的基</p><p>　　近幾年更是日新月異：一方面作為機(jī)組主要控制系統(tǒng)的DCS，已在控制結(jié)構(gòu)和控制范圍上發(fā)生了巨大的變化；另一方面隨著廠(chǎng)級(jí)監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和基于現(xiàn)代控制理論的控制技術(shù)的應(yīng)用，給熱工自動(dòng)化系統(tǒng)注入了新的活力。通過(guò)先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用，火力發(fā)電有望發(fā)展成為“環(huán)境友

13、好”型行業(yè)，既為社會(huì)發(fā)展對(duì)能源的需求作出貢獻(xiàn)，又促進(jìn)了自身的發(fā)展。</p><p>　　1.1 熱工自動(dòng)化的現(xiàn)狀</p><p>　　熱工自動(dòng)化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、熱能工程技術(shù)、智能儀器儀表、計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他信息技術(shù)，對(duì)熱力學(xué)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、控制，從而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理、決策，達(dá)到確保安全、增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、減員增效等目的的綜合性高新技術(shù)。它主要是

14、指對(duì)鍋爐、汽機(jī)及其輔助設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)控制，使機(jī)組自動(dòng)適應(yīng)工況的變化，且保持在安全、經(jīng)濟(jì)的條件下運(yùn)行。</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，熱工控制系統(tǒng)是由測(cè)量裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。其中，測(cè)量裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)在原理和結(jié)構(gòu)上沒(méi)有新的變化，只是引入了智能化、網(wǎng)絡(luò)通信接口、微處理器等，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程設(shè)定、控制，逐步向現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方向發(fā)展，其核心已逐步由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)取代。</p><p>

15、　　由于火電廠(chǎng)的特殊性，涉及的勢(shì)力設(shè)備眾多、熱力系統(tǒng)龐大，生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，多數(shù)設(shè)備長(zhǎng)期處于高溫、高壓、高速、易燃等惡劣的條件下，現(xiàn)代熱工控制系統(tǒng)往往還包括自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)報(bào)警、順序控制等內(nèi)容。在“十一五”期間，SIS應(yīng)用技術(shù)走向成熟、DCS進(jìn)一步發(fā)展以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的快速應(yīng)用，火電廠(chǎng)掀起了信息化建設(shè)的浪潮，紛紛向數(shù)字化電廠(chǎng)轉(zhuǎn)型。雖不斷提高，但差距仍在，主要表現(xiàn)在機(jī)爐電整體控制程度不高；熱工測(cè)量及儀表工藝有待提高；安全監(jiān)視和保護(hù)裝置覆蓋

16、面窄，功能不全；機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)投入率低；程序控制投入使用少以及開(kāi)環(huán)應(yīng)用多。</p><p>　　目前單元機(jī)組實(shí)現(xiàn)了集中控制、電氣控制納入了DCS，實(shí)際上熱工自動(dòng)化和電氣自動(dòng)化仍然沒(méi)有達(dá)到真正的一體化。今后，一臺(tái)單元機(jī)組僅設(shè)1位主值班員，電氣控制必須與汽輪機(jī)、鍋爐控制形成一個(gè)整體，只有做到這一點(diǎn)，才能使我國(guó)火電廠(chǎng)自動(dòng)化水平躋身于國(guó)際先進(jìn)水平行列</p><p><b>　　熱工自

17、動(dòng)化的新進(jìn)展</b></p><p>　　伴隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，熱工自動(dòng)化技術(shù)也發(fā)展非?？?。新原理、新材料、新工藝生產(chǎn)的各種傳感器、變送器不斷地被開(kāi)發(fā)出來(lái)，控制系統(tǒng)、控制裝置也是日新月異。新的控制理論和控制策略不斷涌現(xiàn)，并且在生產(chǎn)實(shí)踐中得到應(yīng)用。</p><p>　　先進(jìn)理念、算法打造APS</p><p>　　“交叉引用、條件自舉”理念認(rèn)為模擬量自動(dòng)

18、調(diào)節(jié)回路把開(kāi)關(guān)量順序控制的設(shè)備啟停進(jìn)程狀態(tài)引作轉(zhuǎn)換工作方式的條件，開(kāi)關(guān)量順序控制系統(tǒng)把模擬量自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的工作方式用作啟動(dòng)的條件，相互交叉引用。一俟對(duì)方條件滿(mǎn)足，順序控制或自動(dòng)調(diào)節(jié)回路便自行推升控制層次，完成條件自舉，進(jìn)而自主執(zhí)行后續(xù)任務(wù)。該理念使得在復(fù)變控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)全工況、全過(guò)程、全自動(dòng)運(yùn)行成為可能?！♂槍?duì)復(fù)變系統(tǒng)而采用“交叉引用、條件自舉”的新理念徹底改變了傳統(tǒng)控制方法，優(yōu)化了系統(tǒng)劃分、啟停順序和操作方式，基礎(chǔ)邏輯著落在智能控制、

19、本質(zhì)安全。相對(duì)于機(jī)組正常運(yùn)行，機(jī)組啟停固然時(shí)間短暫，但機(jī)組適應(yīng)各種工況的自動(dòng)控制能力和可靠性卻因APS而極大提升，安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行益。</p><p>　　因此，機(jī)組自動(dòng)程序啟停系統(tǒng)具有一鍵順序控啟停、二套調(diào)節(jié)貫全程、三種狀態(tài)兩切換、四級(jí)控制分工明、五項(xiàng)功能歸一統(tǒng)，六個(gè)斷點(diǎn)續(xù)自動(dòng)等特點(diǎn)，自1999年在珠海發(fā)電廠(chǎng)開(kāi)始應(yīng)用到現(xiàn)在，幾乎不存在誤操作的可能，實(shí)踐證明：設(shè)計(jì)科學(xué)、久經(jīng)實(shí)戰(zhàn)，功能成熟、使用方便，運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)安

20、全，為機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，21世紀(jì)開(kāi)始的三維技術(shù)在電廠(chǎng)設(shè)計(jì)中逐步應(yīng)用。三維設(shè)計(jì)給電廠(chǎng)設(shè)計(jì)帶來(lái)革命，也給數(shù)字化電廠(chǎng)提供強(qiáng)有力的技術(shù)手段，貫穿于電廠(chǎng)的整個(gè)生命周期。同時(shí)，由于協(xié)同制造理念的引入，廣東電力設(shè)計(jì)研究院開(kāi)始了將三維技術(shù)與協(xié)同設(shè)計(jì)相結(jié)合的應(yīng)用研究。</p><p>　　由于采用了各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)元素同一數(shù)據(jù)庫(kù)以及三維模型全部參數(shù)化，并

21、以數(shù)據(jù)的方式存放在同一數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，可以以三維模型的方式去顯示，在三維模型中可以瀏覽、漫游模型中的所有含屬性的參數(shù)，三維和二維可以互相關(guān)聯(lián)，從而三維與協(xié)同技術(shù)給數(shù)字化電廠(chǎng)管理實(shí)現(xiàn)提供了很好的基礎(chǔ)平臺(tái)，有了所需同一、強(qiáng)大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)工作，利用現(xiàn)有的功能軟件包可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化電廠(chǎng)管理工作。</p><p>　　通過(guò)電廠(chǎng)三維模型，既可可視化觀(guān)看，又可進(jìn)行數(shù)字化管理，如廠(chǎng)區(qū)、廠(chǎng)房?jī)?nèi)的漫游設(shè)備、管道的參數(shù)、定位

22、坐標(biāo)，特別是與MIS相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)精確的、可視化的電廠(chǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)。目前，協(xié)同設(shè)計(jì)工作已在陽(yáng)江核電一期工程中開(kāi)展P&ID圖的專(zhuān)業(yè)間協(xié)同設(shè)計(jì)工作，已經(jīng)完成機(jī)務(wù)專(zhuān)業(yè)各工藝系統(tǒng)的P&ID協(xié)同設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)期的效果。</p><p>　　FDCS：電氣熱工控制一體化</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)作為一個(gè)完整的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)，目前還難以迅速應(yīng)用到整個(gè)電廠(chǎng)中，而DCS雖然是電廠(chǎng)目前在

23、線(xiàn)運(yùn)行機(jī)組的主流控制系統(tǒng)，但由于其檢測(cè)和執(zhí)行等現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)仍采用模擬量信號(hào)，無(wú)法滿(mǎn)足工程師站上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行診斷、維護(hù)和管理的要求，限制了控制過(guò)程視野。</p><p>　　未來(lái)一段時(shí)間里，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將與DCS、PLC相互依存發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)借助于DCS和PLC平臺(tái)發(fā)展自身的應(yīng)用空間，DCS和PLC則借助于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)完善自身的功能。</p><p>　　如，基于控制器實(shí)現(xiàn)FCS和DCS的融合的F

24、DCS兼容傳統(tǒng)DCS和FCS，實(shí)現(xiàn)熱工電氣控制一體化。相比各自獨(dú)立的DCS和FCS，F(xiàn)DCS就具有無(wú)比的優(yōu)越性。它采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)智能裝置的就地化，接入智能傳感器、執(zhí)行器，節(jié)省電纜、信息豐富，方便安裝調(diào)試；采用仿真控制一體化技術(shù)，對(duì)于全廠(chǎng)運(yùn)行指導(dǎo)、性能分析提供了應(yīng)用平臺(tái)。同時(shí)電氣保護(hù)測(cè)控單元通過(guò)FCS進(jìn)入FDCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電氣熱工一體化。</p><p>　　節(jié)能環(huán)保高壓變頻技術(shù)應(yīng)用</p><

25、;p>　　節(jié)能能源、降低消耗，構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)已是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的一個(gè)永恒的話(huà)題。發(fā)電廠(chǎng)要生存，必須要順應(yīng)節(jié)能環(huán)保的趨勢(shì)，利用變頻器技術(shù)改造成為當(dāng)前火電廠(chǎng)的重要工作。</p><p>　　通過(guò)研究和分析，液力耦合、內(nèi)反饋調(diào)速逐步被變頻器所替代，為此現(xiàn)階段實(shí)施變速驅(qū)動(dòng)的主要手段是變頻器。鑒于功率模塊串聯(lián)多電平變頻器輸出接近正弦波，輸入采用30脈沖及以上的整流，輸入、輸出諧波都很小，對(duì)電網(wǎng)和電動(dòng)機(jī)沒(méi)

26、有什么影響，技術(shù)成熟，國(guó)內(nèi)有大量生產(chǎn)廠(chǎng)家，造價(jià)也較低，因此5000KW以下的設(shè)備優(yōu)先采用功率模塊串聯(lián)多電平變頻器。高于5000KW以上電動(dòng)機(jī)變頻改造應(yīng)選用三電平技術(shù)的變頻器，近年來(lái)大容量串聯(lián)多電平變頻器也廣泛使用。</p><p>　　高壓變頻器經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，從設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)和電力電子元件的質(zhì)量有了質(zhì)的飛躍，可靠性得到很大的提高，基本做到兩年無(wú)故障紀(jì)錄。通過(guò)調(diào)研，高壓變頻設(shè)備質(zhì)量完全滿(mǎn)足電廠(chǎng)驅(qū)動(dòng)的要求，在

27、其它電力公司應(yīng)用較為廣泛。</p><p>　　總之，隨著國(guó)家法律對(duì)環(huán)保日益嚴(yán)格的要求和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)熱工系統(tǒng)將圍繞“節(jié)能增效，可持續(xù)發(fā)展”的主題，向無(wú)線(xiàn)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、透明化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展，新的測(cè)量控制原理和方法不斷得以應(yīng)用，將使機(jī)組的運(yùn)行操作和故障處理，象操作普通計(jì)算機(jī)一樣方便。1.2 DCS的應(yīng)用與發(fā)展</p><p>　　火電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化系

28、統(tǒng)的發(fā)展變化，在二十世紀(jì)給人耳目一新的是DCS的應(yīng)用，而當(dāng)今則是DCS的應(yīng)用范圍和功能的迅速擴(kuò)展。</p><p>　　1.3 DCS應(yīng)用范圍的迅速擴(kuò)展</p><p>　　20世紀(jì)末，DCS在國(guó)內(nèi)燃煤機(jī)組上應(yīng)用時(shí)，其監(jiān)控功能覆蓋范圍還僅限D(zhuǎn)AS、MCS、FSSS和SCS四項(xiàng)。即使在2004年發(fā)布的Q/DG1-K401-2004《火力發(fā)電廠(chǎng)分散控制系統(tǒng)（DCS）技術(shù)規(guī)范書(shū)》中，DCS應(yīng)用的

29、主要功能子系統(tǒng)仍然還是以上四項(xiàng)，但實(shí)際上近幾年DCS的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)展，除了一大批高參數(shù)、大容量、不同控制結(jié)構(gòu)的燃煤火電機(jī)組（如浙江玉環(huán)電廠(chǎng)1000MW機(jī)組）的各個(gè)控制子系統(tǒng)全面應(yīng)用外，脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)、空冷系統(tǒng)、大型循環(huán)流化床（CFB）鍋爐等新工藝上都成功應(yīng)用。可以說(shuō)只要工藝上能夠?qū)崿F(xiàn)的系統(tǒng)，DCS都能實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行可靠控制。</p><p>　　1.4 單元機(jī)組控制系統(tǒng)一體化的崛起</p>&l

30、t;p>　　隨著一些電廠(chǎng)將電氣發(fā)變組和廠(chǎng)用電系統(tǒng)的控制（ECS）功能納入DCS的SCS控制功能范圍，ETS控制功能改由DCS模件構(gòu)成，DEH與DCS的軟硬件合二為一，以及一些機(jī)組的煙氣濕法脫硫控制直接進(jìn)入單元機(jī)組DCS控制的成功運(yùn)行，標(biāo)志著控制系統(tǒng)一體化，在DCS技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)下而走向成熟。</p><p>　　由于一體化減少了信號(hào)間的連接接口以及因接口及線(xiàn)路異常帶來(lái)的傳遞過(guò)程故障，減少了備品備件的品種和數(shù)

31、量，降低了維護(hù)的工作量及費(fèi)用，所以近幾年一體化控制系統(tǒng)在不同容量的新建機(jī)組中逐漸得到應(yīng)用，如浙江華能玉環(huán)電廠(chǎng)4×1000MW機(jī)組、臺(tái)州電廠(chǎng)2×300MW機(jī)組和安徽鳳臺(tái)電廠(chǎng)4×600MW機(jī)組均全廠(chǎng)采用西屋Ovation系統(tǒng)，國(guó)華浙能寧海電廠(chǎng)4×600MW機(jī)組全廠(chǎng)采用西門(mén)子公司的T-XP系統(tǒng)，大唐烏沙山電廠(chǎng)4×600MW機(jī)組全廠(chǎng)采用I/A系統(tǒng)，浙江樂(lè)清電廠(chǎng)4×600MW機(jī)組全廠(chǎng)采用

32、ABB公司的SYMPHONY系統(tǒng)等。</p><p>　　控制系統(tǒng)一體化的實(shí)現(xiàn)，是電力行業(yè)DCS應(yīng)用功能快速發(fā)展的體現(xiàn)。排除人為因素外，控制系統(tǒng)一體化將為越來(lái)越多的電廠(chǎng)所采用。</p><p>　　1.5 DCS結(jié)構(gòu)變化，應(yīng)用技術(shù)得到快速發(fā)展</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)DCS系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化。過(guò)去強(qiáng)調(diào)的是控制功能盡可能分散，由此帶來(lái)的是使用過(guò)

33、多的控制器和接口間連接。但過(guò)多的控制器和接口間連接，不一定能提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，相反到有可能導(dǎo)致故障停機(jī)的概率增加。何況單元機(jī)組各個(gè)控制系統(tǒng)間的信號(hào)聯(lián)系千絲萬(wàn)縷，互相牽連，一對(duì)控制器故障就可能導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，即使沒(méi)有直接導(dǎo)致停機(jī)，也會(huì)影響其它控制器因失去正確的信號(hào)而不能正常工作。因此隨著控制器功能與容量的成倍增加、更多安全措施（包括采用安全性控制器）、冗余技術(shù)的采用（有的DCS的核心部件CPU，采用2×2冗余方式）以及速度與可靠

34、性的提高，目前DCS正在轉(zhuǎn)向適度集中，將相互聯(lián)系密切的多個(gè)控制系統(tǒng)和非常復(fù)雜的控制功能集中在一對(duì)控制器中，以及上述所說(shuō)的單元機(jī)組采用一體化控制系統(tǒng)，正成為DCS應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的新方向，這不但減少了故障環(huán)節(jié)，還因內(nèi)部信息交換方便和信息傳遞途徑的減少而提高了可靠性。</p><p>　　轉(zhuǎn)貼于 中國(guó)論文此外，隨著近幾年DCS應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，如采用通用化的硬件平臺(tái)，獨(dú)立的應(yīng)用軟件體系，標(biāo)準(zhǔn)化的通訊協(xié)議，PLC控制器的融入

35、，F(xiàn)CS功能的實(shí)現(xiàn)，一鍵啟動(dòng)技術(shù)的成功應(yīng)用等，都為DCS增添了新的活力，功能進(jìn)一步提高，應(yīng)用范圍更加寬廣。</p><p>　　1.6 全廠(chǎng)輔控系統(tǒng)走向集中監(jiān)控</p><p>　　一個(gè)火電廠(chǎng)有10多個(gè)輔助車(chē)間，國(guó)內(nèi)過(guò)去通常都是由PLC和上位機(jī)構(gòu)成各自的網(wǎng)絡(luò)，在各車(chē)間控制室內(nèi)單獨(dú)控制，因此得配備大量的運(yùn)行人員。為了提高外圍設(shè)備控制水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，達(dá)到減員增效的目的，隨著DCS技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通

36、訊功能的提高，目前各個(gè)輔助車(chē)間的控制已趨向適度集中，整合成一個(gè)輔控網(wǎng)（簡(jiǎn)稱(chēng)BOP 即Balance Of Plant的縮寫(xiě)）方向發(fā)展，即將相互獨(dú)立的各個(gè)外圍輔助系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行集成，在全廠(chǎng)IT系統(tǒng)上進(jìn)行運(yùn)行狀況監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)外圍控制少人值班或無(wú)人值班。</p><p>　　近幾年新建工程迅速向這個(gè)方向發(fā)展。如國(guó)華浙能寧海電廠(chǎng)一期工程（4×600MW）燃煤機(jī)組BOP覆蓋了水、煤、灰等共13個(gè)輔助

37、車(chē)間子系統(tǒng)的監(jiān)控，下設(shè)水、煤、灰三個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，集中監(jiān)控點(diǎn)設(shè)在四機(jī)一控室里，打破了傳統(tǒng)的全廠(chǎng)輔助車(chē)間運(yùn)行管理模式，不但比常規(guī)減員30%，還提升了全廠(chǎng)運(yùn)行管理水平。整個(gè)輔控網(wǎng)的硬件和軟件的統(tǒng)一，減少了庫(kù)存?zhèn)淦穫浼叭粘９芾砭S護(hù)費(fèi)用[1]。由于取消了多個(gè)就地控制室，使得基建費(fèi)用和今后的維護(hù)費(fèi)用都減少。一些老廠(chǎng)的輔助車(chē)間也在進(jìn)行BOP改造，其中浙江省第一家完成改造的是嘉興發(fā)電廠(chǎng)2×300MW機(jī)組，取得較好效果。</p>&

38、lt;p>　　1.7 變頻技術(shù)的普及應(yīng)用與發(fā)展</p><p>　　變頻器作為控制系統(tǒng)的一個(gè)重要功率變換部件，以提供高性能變壓變頻可控的交流電源的特點(diǎn)，前些年在火電廠(chǎng)小型電機(jī)（如給粉機(jī)、凝泵）等控制上的應(yīng)用，得到了迅猛的發(fā)展。由于變頻調(diào)速不但在調(diào)速范圍和精度，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，低速轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，工作效率，方便使用方面表現(xiàn)出優(yōu)越性，更重要的是節(jié)能效果在經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益上產(chǎn)生的顯著效應(yīng)，因此繼一些中小型電機(jī)上普遍應(yīng)用后，

39、近年來(lái)交流變頻調(diào)速技術(shù)，擴(kuò)展到一些高壓電機(jī)的控制上試用，如送、引風(fēng)機(jī)和給水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制等。</p><p>　　因?yàn)樘N(yùn)藏著巨大的節(jié)能潛力，可以預(yù)見(jiàn)隨著高壓變頻器可靠性的提高、一次性投資降低和對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾減少，更多機(jī)組的風(fēng)機(jī)、水泵上的大電機(jī)會(huì)走向變頻調(diào)速控制，在一段時(shí)間內(nèi)，變頻技術(shù)將繼續(xù)在火電廠(chǎng)節(jié)能工作中，扮演重要角色。</p><p>　　1.8 局部系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)</p&

40、gt;<p>　　自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，帶來(lái)新型自動(dòng)化儀表的涌現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)（FCS）是其中一種，它和DCS緊密結(jié)合，是提高控制信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、快速性和機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，解決現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)代化管理，以及降低工程投資等的一項(xiàng)先進(jìn)的和有效的組合。目前在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)已應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)，其中電力行業(yè)最典型的是德國(guó)尼德豪森電廠(chǎng)2×950MW機(jī)組的控制系統(tǒng)，采用的就是PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)。</p&

41、gt;<p>　　我國(guó)政府從“九五”起，開(kāi)始投資支持現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的開(kāi)發(fā)，取得階段性成果，HART儀表、FF儀表開(kāi)始生產(chǎn)。但電廠(chǎng)控制由于其高可靠性的要求，目前缺乏大型示范工程，缺乏現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)對(duì)電廠(chǎng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、生產(chǎn)和管理等方面影響的研究，因此現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在電廠(chǎng)的應(yīng)用仍處于探討摸索階段，近二年我國(guó)有十多個(gè)工程應(yīng)用了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，但都是在局部系統(tǒng)上，其中： 國(guó)華浙能寧海電廠(chǎng)，在單元機(jī)組的開(kāi)、閉式水系統(tǒng)中的電動(dòng)門(mén)控制采用Profibus

42、DP總線(xiàn)技術(shù)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用原裝進(jìn)口德國(guó)歐瑪公司的一體化智能型產(chǎn)品Puma Matic，帶有雙通道Profibus-DP冗余總線(xiàn)接口作為DP從站掛在總線(xiàn)上。為了提高安全性可靠性，總線(xiàn)光纖、作為總線(xiàn)上的第一類(lèi)DP主站的AP和相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換裝置都采用了冗余結(jié)構(gòu)，這是國(guó)內(nèi)首家在過(guò)程控制中采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的火力發(fā)電廠(chǎng)。 轉(zhuǎn)</p><p>　　1.9 熱工控制優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展</p><p>

43、　　隨著過(guò)程生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)刂葡到y(tǒng)要求的不斷提高，傳統(tǒng)控制方法越來(lái)越難以滿(mǎn)足火電廠(chǎng)熱力流程對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能最優(yōu)化方面的要求，汽溫超標(biāo)已經(jīng)成為制約機(jī)組負(fù)荷變化響應(yīng)能力和安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要障礙之一（燃燒優(yōu)化主要是鍋爐專(zhuān)業(yè)在進(jìn)行，本文不作討論）。由此基于現(xiàn)代控制理論的一些現(xiàn)代控制系統(tǒng)逐步在火電廠(chǎng)過(guò)程控制領(lǐng)域中得到應(yīng)用。如基于過(guò)程模型并在線(xiàn)動(dòng)態(tài)求解優(yōu)化問(wèn)題的模型預(yù)測(cè)控制（簡(jiǎn)稱(chēng)MPC）法、讓自動(dòng)裝置模擬人工操作的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜被控對(duì)象自動(dòng)控制

44、的模糊控制法、利用熟練操作員手動(dòng)成功操作的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在常規(guī)的串級(jí)PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的前饋控制作用等，在提高熱工控制系統(tǒng)（尤其是汽溫控制系統(tǒng)）品質(zhì)過(guò)程中取得較好效果。</p><p>　　用基于狀態(tài)空間算法的狀態(tài)觀(guān)測(cè)器解決汽溫這種大滯后對(duì)象的延遲造成的控制滯后，焓值變?cè)鲆婵刂破鹘鉀Q蒸汽壓力的變化對(duì)溫度控制的影響，基于模型的Smith預(yù)估器對(duì)導(dǎo)前溫度的變化進(jìn)行提前控制；通過(guò)自學(xué)習(xí)功能塊實(shí)時(shí)補(bǔ)償

45、減溫水閥門(mén)特性的變化；而對(duì)再熱汽溫控制，盡量以煙道擋板作為調(diào)節(jié)手段，不采用或少采用減溫水作為控制手段，以提高機(jī)組效率；在機(jī)組協(xié)調(diào)控制模塊中，采用非最小化形式描述的離散卷積和模型，提高系統(tǒng)的魯棒性；根據(jù)控制品質(zhì)的二次型性能指標(biāo)連續(xù)對(duì)預(yù)測(cè)輸出進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，實(shí)時(shí)對(duì)模型失配、時(shí)變和干擾等引起的不確定性因素進(jìn)行補(bǔ)償，提高系統(tǒng)的控制效果；PROFI投入后，AGC狀態(tài)下以2% Pe /min負(fù)荷率變化時(shí)的響應(yīng)時(shí)間為57秒，壓力最大偏差0.208MPa

46、，汽包水位變化最高和最低之差為-38.86mm，爐膛負(fù)壓變化曲線(xiàn)最高值和最低值差－145Pa，主蒸汽溫度偏差穩(wěn)態(tài)基本控制在2℃以?xún)?nèi)，動(dòng)態(tài)基本控制在5℃以?xún)?nèi)。</p><p>　　1.10 SIS系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展</p><p>　　SIS系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電廠(chǎng)管理信息系統(tǒng)與各種分散控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換、實(shí)時(shí)信息共享的橋梁，其功能包括廠(chǎng)級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，廠(chǎng)級(jí)性能計(jì)算與分析。在電網(wǎng)明確調(diào)度方式有非直

47、調(diào)方式且應(yīng)用軟件成熟的前提下，可以設(shè)置負(fù)荷調(diào)度分配功能。設(shè)備故障診斷功能、壽命管理功能、系統(tǒng)優(yōu)化功能以及其它功能（根據(jù)電廠(chǎng)實(shí)際情況確定是否設(shè)置）[3]。自從國(guó)家電力公司電力規(guī)劃總院在2000年提出這一概念和規(guī)劃后，至今估計(jì)有200家多電廠(chǎng)建立了SIS系統(tǒng)，可謂發(fā)展相當(dāng)迅速。</p><p>　　但是自從SIS系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，其所起的作用只是數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、顯示和可打印各類(lèi)生產(chǎn)報(bào)表，能夠真正把SIS的應(yīng)用功能盡情發(fā)

48、揮出來(lái)的很少，其面向統(tǒng)計(jì)／生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)分析工具，基于熱經(jīng)濟(jì)性分析的運(yùn)行優(yōu)化，以品質(zhì)經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的控制優(yōu)化，以提高可靠性為目的的設(shè)備故障診斷等功能基本多數(shù)都未能付緒實(shí)施。其原因主要有設(shè)計(jì)不夠完善，多數(shù)SIS廠(chǎng)家并沒(méi)有完全吃透專(zhuān)業(yè)性極強(qiáng)的后臺(tái)程序及算法，使其在生產(chǎn)實(shí)際中未能發(fā)揮作用，加上與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)脫節(jié)，因此SIS代理商所能做的只是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，邊搭建一個(gè)基本的SIS 架構(gòu)邊進(jìn)行摸索。此外SIS應(yīng)涵蓋哪些內(nèi)容沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)也緩慢了其功能的應(yīng)

49、用。</p><p>　　但從大的方向上看，SIS系統(tǒng)的建設(shè)符合技術(shù)發(fā)展的需要和中國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，將給發(fā)電廠(chǎng)特別是大型的現(xiàn)代化發(fā)電廠(chǎng)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　2. 電力行業(yè)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展動(dòng)向及前景</p><p>　　隨著國(guó)家法律對(duì)環(huán)保日益嚴(yán)格的要求和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)熱工系統(tǒng)將圍繞 “節(jié)能增效，可持續(xù)發(fā)展”的主題，向智能化、

50、網(wǎng)絡(luò)化、透明化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展，新的測(cè)量控制原理和方法不斷得以應(yīng)用，將使機(jī)組的運(yùn)行操作和故障處理，象操作普通計(jì)算機(jī)一樣方便。2.1 單元機(jī)組監(jiān)控智能化是熱工自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展方向</p><p>　　單元機(jī)組DCS的普及應(yīng)用，使得機(jī)組的監(jiān)控面貌煥然一新，但是它的監(jiān)控智能化程度在電力行業(yè)卻沒(méi)有多大提高。雖然許多智能化的監(jiān)視、控制軟件在國(guó)內(nèi)化工、冶金行業(yè)中都有較好的應(yīng)用并取得效益，可在我國(guó)電力行

51、業(yè)直到近幾年才開(kāi)始有所起步。隨著技術(shù)的進(jìn)步，火電廠(chǎng)單元機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化將是一種趨勢(shì)，因此未來(lái)數(shù)年里，實(shí)現(xiàn)信息智能化的儀表與軟件將會(huì)在火電廠(chǎng)得到發(fā)展與應(yīng)用，如：</p><p>　　儀表智能管理軟件，將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能傳感器進(jìn)行在線(xiàn)遠(yuǎn)程組態(tài)和參數(shù)設(shè)置、對(duì)因安裝位置和高靜壓造成的零位飄移進(jìn)行遠(yuǎn)程修正，精度自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)定，計(jì)算各類(lèi)誤差, 并生成標(biāo)定曲線(xiàn)和報(bào)告；自動(dòng)跟蹤并記錄儀表運(yùn)行過(guò)程中綜合的狀態(tài)變化，如掉電、高低限報(bào)警

52、、取壓管路是否有堵或零位是否有飄移等。</p><p>　　閥門(mén)智能管理軟件將對(duì)智能化閥門(mén)進(jìn)行在線(xiàn)組態(tài)、調(diào)試、自動(dòng)標(biāo)定和開(kāi)度階躍測(cè)試，判斷閥門(mén)閥桿是否卡澀, 閥芯是否有磨損等，通過(guò)閥門(mén)性能狀況的全面評(píng)估，為實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)提供決策。</p><p>　　重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)智能管理軟件將對(duì)重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)如送風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，給水泵等，綜合采用基于可靠性的狀態(tài)監(jiān)測(cè)多種技術(shù)，通過(guò)振動(dòng)、油的分析以及

53、電機(jī)診斷，快速分析（是否存在平衡不好,基礎(chǔ)松動(dòng), 沖擊負(fù)荷，軸承磨損）等現(xiàn)象和識(shí)別故障隱患, 在隱患尚未擴(kuò)展之前發(fā)出報(bào)警，為停機(jī)檢修提供指導(dǎo)和幫助。</p><p>　　智能化報(bào)警軟件將對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行匯類(lèi)統(tǒng)計(jì)、分析和預(yù)測(cè)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行趨勢(shì)和狀態(tài)作出分析、判斷，用以指導(dǎo)運(yùn)行人員的操作；故障預(yù)測(cè)、故障診斷以及狀態(tài)維修等專(zhuān)用軟件，將在提高機(jī)組運(yùn)行的安全性，最大限度地挖掘機(jī)組潛力中發(fā)揮作用。單元機(jī)組監(jiān)控智能化將帶來(lái)機(jī)組檢修

54、方式的轉(zhuǎn)變，以往定期的、被動(dòng)式維護(hù)將向預(yù)測(cè)性、主動(dòng)式為主的維護(hù)方式過(guò)渡，檢修計(jì)劃將根據(jù)機(jī)組實(shí)際狀況安排。</p><p>　　2.2 過(guò)程控制優(yōu)化軟件將得到進(jìn)一步應(yīng)用</p><p>　　進(jìn)一步提高模擬量控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍和品質(zhì)指標(biāo)，是火電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化控制技術(shù)研究的一個(gè)方向。雖然目前有關(guān)自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測(cè)、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，在電廠(chǎng)控制系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用的報(bào)道有不少，但據(jù)筆者了解真正運(yùn)

55、行效果好的不多。隨著電力行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，安全、經(jīng)濟(jì)效益方面取得明顯效果、通用性強(qiáng)、安裝調(diào)試方便的優(yōu)化控制專(zhuān)用軟件（尤其是燃燒和蒸汽溫度優(yōu)化、性能分析軟件、）將會(huì)在電廠(chǎng)得到親睞、進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　總體來(lái)講，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、智能化、一體化和透明化。對(duì)故障信息的研究和充分利用是發(fā)掘熱工故障診斷

56、與故障預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用，為熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了不斷拓展的空間。現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，將改寫(xiě)熱工調(diào)節(jié)系統(tǒng)的指標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)化的保護(hù)及故障信息系統(tǒng)將會(huì)不斷發(fā)展，最終基于網(wǎng)絡(luò)大容量數(shù)據(jù)傳輸可實(shí)現(xiàn)，遠(yuǎn)程專(zhuān)家監(jiān)控診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，火電廠(chǎng)檢修運(yùn)行維護(hù)的結(jié)構(gòu)將徹底改變，屆時(shí)僅需少量人員進(jìn)行機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)，更多的是通過(guò)遠(yuǎn)程專(zhuān)家監(jiān)控診斷系統(tǒng)（類(lèi)似于電力調(diào)度），實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)控、維護(hù)和故障診斷、處理。 </p

57、><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 侯子良.2000年的火電廠(chǎng)自動(dòng)化水平展望.工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，1998，(2).2. 吳欽偉.瞄準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)，振興儀表工業(yè).自動(dòng)化儀表，1998，(1).3. Michael Babb. The Disppearing DCS. Control Engineering, 1992,(7).4. Ala

58、n Reeve. Fieldbus Saga Still Keep Doing. Control & Instrumentation, 1994,(11).5. 徐湘元，毛宗源.過(guò)程控制的發(fā)展方向——智能控制.化工自動(dòng)化及儀表，1998，(2).6. 李陽(yáng)春；火電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化發(fā)展和展望；電站系統(tǒng)工程；2003年06期.</p><p><b>　　致 謝</b></p&g