电厂热工自动化技术的应用
摘要：随着世界高科技的飞速发展和我国电厂机组容量的增大，电厂自动化技术不断从相关科学中吸取最新成果而快速发展和完善。
文章结合实际工作情况从自动化技术在电厂生产过程中的作用和发展进行了简单的阐述，供同行参考和借鉴。
关键词：自动化；dcs；fcs；技术应用
热工自动化技术是一种运用控制理论、热能工程技术、智能仪器仪表、计算机技术和其他信息技术，对热力学相关参数进行检测、控制，从而对生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理、决策，达到确保安全、增加产量、提高质量、减员增效、节能减排等目的的综合性高新技术。
随着世界高科技的飞速发展和我国电厂机组容量的增大，电厂自动化技术不断从相关科学中吸取最新成果而快速发展和完善。
集散控制系统（dcs）经过多年的发展，不但日趋完善，而且已在控制结构和控制范围上发生了巨大的变化。
现在随着厂级监控和管理信息系统（sis）、现场总线技术系统（fcs）和基于现代控制理论的控制技术的应用，给热工自动化系统注入了新的活力。
一、dcs的应用与发展
集散控制系统（dcs，distributed control system）是集计算机技术、过程控制技术、网络技术和crt显示技术为一体的高新技术产品，具有控制功能强、操作简便和可靠性高等特点，可以方便地用于工业装置的生产控制和经营管理，在各个电厂的应用已经非
常普及。
（一）dcs的应用
从上世纪末开始，dcs在我国电力企业的应用迅速发展，许多大中型电厂都采用dcs对电厂生产流程进行过程控制，利用dcs丰富的软硬件功能开发先进的控制系统，构成节能效果显著的复杂控制回路，进而研究开发优化操作方法和人工智能等控制策略，收到明显的社会效益和经济效益，使我国电力自动化水平上了一个新台阶。
dcs作为机组监视和控制的主要手段，在电厂生产流程中特别是某些多变量、反应快和逻辑复杂子系统显示出了极强的控制能力，从而提高了系统的稳定性、可靠性和控制系统的质量，提高了机组的经济效益。
相对于上世纪末，dcs在国内燃煤机组的应用不仅仅限于锅炉炉膛安全保护（fsss）、汽轮机电液控制系统（ehc）、顺序控制系统（scs）、模拟量控制系统（scs）、数据采集系统(das)等系统。
在新出现的脱硫系统、脱销系统、大型循环流化床（cfb）锅炉等都成功应用。
（二）dcs的快速发展
近年来dcs系统在结构上发生了变化。
过去强调的是控制功能尽可能分散，由此带来的是使用过多的控制器和接口间连接，但过多的控制器和接口间连接，不一定能提供系统运行的可靠性，相反还可能导致故障及事故的概率增加，同时还增加了维护检修成本。
随着电子技术的发展，控制器和集成模块功能与容量的成倍增加、
更多安全措施（包括采用安全性控制器）、冗余技术的采用（有的dcs的核心部件cpu，采用2×2冗余方式）以及速度与可靠性的提高，目前dcs正在转向适度集中，将相互联系密切的多个控制系统和非常复杂的控制功能集中在一个控制器中，采用单元机组一体化控制系统，正成为dcs应用技术的新方向。
这不但减少很多的故障环节，还因内部信息交换方便和信息传递途径的减少而提高了可靠性，减少了机组维护检修的成本。
此外，随着近几年dcs应用技术的发展，如采用通用化的硬件平台、独立的应用软件体系、标准化的通讯协议、plc控制器的融入、fcs功能的实现、一键启动技术的成功应用等，都为dcs增加了新的活力，功能进一步提高，应用范围更加广泛。
二、热工自动化技术的发展趋势
近年来，热工自动化技术在电厂的应用不仅体现在单元机组生产流程的过程控制中，还出现了大范围扩展。
现在，大多数电厂都设置有厂级实时监控系统，与机组和辅助系统的控制系统通信互联，建立相应的全厂实时生产过程数据库，其主要功能有全厂生产过程监控系统、厂级性能计算、机组性能试验、经济指标分析及诊断、运行优化操作指导协调和全厂负荷优化调度系统等。
（一）局部系统应用现场总线技术
热工自动化技术的发展，带来新型自动化仪表的涌现，现场总线控制系统（fcs）就是其中一种。
采用fcs取代dcs将是未来的趋势，fcs的优势在于“变千百根电缆为一根电缆”，可大量节约电
缆；控制功能下放到现场，使控制信号传输的准确性、实时性、快速性和可靠性大为提高；现场总线通信协议国际标准化后，可使不同厂家的产品互相连接和操作，消除了目前自动化的孤岛现象；省去了i/o端子柜和控制柜后，使控制室占地面积大大减少并使系统简化，带来了系统设计、安装、调试和维护费用的降低及工作量的大大减少；而且由于机组控制室的电缆等设备的减少，有利于控制室的防火和火电厂的安全运行；使用fcs还可以降低工程投资，减少成本。
现场总线技术已日趋成熟，将逐步结合dcs应用于电厂的机组生产过程控制。
（二）热工控制优化技术的应用
随着过程生产领域对控制系统要求的不断提高，传统控制方法越来越难以满足火电厂热力流程对系统稳定性和性能最优化方面的要求，特别是气温控制优化和燃烧优化已经成为制约机组负荷变化响应能力和安全稳定运行的主要障碍。
由此基于现代控制理论的一些现代控制系统逐步在火电厂过程控制领域得到应用。
如基于过程模型并在线动态求解优化问题的模型预测法，让自动装置模拟人工操作的经验和规律来实现复杂被控对象自动控制的模糊控制法，利用熟练操作员手动成功操作的经验数据，在常规的串级pid调节系统的基础上建立基于神经网络技术的前馈控制作用等，在提高热工控制系统品质过程中取得好效果。
（三）推进电厂综合自动化的实现过程
发电厂是一种资产密集、技术密集、数据量大、产品即产即销
的特殊企业。
综合自动化技术是把生产过程作为一个整体来控制和管理，实现管控一体化。
管控一体化是从电厂的生产和经营目标出发，为电厂的管理业务和运转流程提供信息化支撑的系统集合，它综合了电厂的过程控制、厂级监控、管理信息的数据，将人、财、物有机的组织成有序互动的整体，已计划、实现、检查和调整的广义闭环思想使整个组织具有自优化的能力，为实现组织目标的最大化服务。
三、结语
热工自动化系统的发展方向是高速化、智能化、一体化和透明化。
对故障信息的研究和充分利用是发掘热工故障诊断和热工预测的基础，现场总线技术的应用，为热工自动化系统的进一步发展提供了不断拓展的空间。
现代理论的应用，将改写热工调节系统的指标，计算机技术的进步，网络化的保护及故障信息系统不断发展，最终火电厂检修运行维护的结构将会彻底改变，可以通过远程专家监控诊断系统实现对机组的运行监控、维护和故障诊断、处理。
而变电输电自动化将和电厂生产自动化结合起来，达到电力系统综合自动化。
