有关热工自动化的技术发展探讨.doc

有关热工自动化的技术发展探讨【摘 要】本文主要探讨了电厂热工自动化在发电厂应用中的发展历史和现状，并分析了电厂热工自动化的发展未来，介绍了分布控制系统（dcs）在现代发展中的各种先进技术，提出了我国在dcs应用中存在的问题及应采取的技术策。【关键词】电厂热工；自动化；技术分析一、自动调节系统应用现状目前，国内几乎所有的机组都采用了dcs控制系统。国外的系统运行可靠但价格昂贵；国内的系统价格低，但是运行和维护的工作量都比较大。根据国内的机组情况，从自动调节系统的角度，将国内机组的状况归纳如下：1、机组、配套仪表设备、dcs系统、编制软件都采用进口知名设备。国外的自动调节系统成熟完备，并且各种仪表、执行机构运行可靠，机构线性良好，各种参数设置合理。2、国产机组、进口仪表及设备、进口dcs系统，国内编制dcs程序。这一类企业往往采用国内专业的程序编制人员，比如热工调试所等机构。他们也有着成熟的自动调节系统程序编制经验，和相当的参数整定经验。但是在系统编程和调试阶段，有些时候相对粗糙。在以后的运行过程中，自动调节系统有可能存在一些问题。国产dcs系统，国内一些经验不太丰富的人员编制的程序。这些企业存在的问题较多。设备之间的匹配不够完善，阀门曲线不够合理，程序编制有可能会存在一些缺陷，参数整定也更为粗糙一些。不管什么样的机组，他们的维护人员还是国内的。目前，国内的维护人员更偏重于对dcs系统的学习。国内各种论坛刊物上所发表的，也大多是对dcs系统的学习心得、应用经验。很少有人去关注dcs程序的优化、参数的整定。因而造成了国内自动调节系统质量参差不齐、参数整定稍显陌生的现状。一般来说，所有国内企业的自动调节系统整体是比较可靠的。很少甚至不会出现汽包水位偏差过大，蒸汽超压安全阀动作等极端的情况。但是，这不能说明自动调节系统是非常合理的。自动调节系统存在着各种问题。这些问题有些是外在的，比如与设计煤种偏差大、设备之间匹配不够合理、阀门或者机构曲线不够理想等等问题。这些问题已然存在，很难改变。但是还有一些问题是可以努力的。二、难题与重点对于火电厂自动调节系统，目前存在的难题，从大的方面可以归结为三个部分：系统问题可以视为固有问题。这些问题已然存在，如a/b两侧引风机出口挡板调节线性不一致、一级减温开到最大水量还不满足运行工况、给水泵勺管减速箱配比不合理等这些问题往往跟整个机组的情况联系在一起，很难改正，或者改正费用很高。从大环境来说，它们中的一部分问题是不可以弥补的；从自动调节系统来说，有的可以通过对控制策略的优化、参数的优化整定，得以弥补。比如煤种与设计偏差过大，液力耦合器线性不好等问题。一般来说正在运行的自动调节系统，其控制策略都是国内较为成熟的。理论上也都有足够的依据。一般来说，不需要做过多的修改。我厂为流化床机组，在炉膛自动调节系统方面就要考虑机组的特殊性、一级减温系统比比原设计增加了一台旁路门，针对这些问题，在自动调节系统设计时，就要考虑到控制策略进行优化，否则，自动调节系统就不能很好的运行，被调量的运行情况就不能很平稳。参数整定问题电厂的大部分自动调节系统，参数整定都不存在太大的困难。从安全角度讲，一般都没有太大问题。但是，大部分系统的pid参数都有优化的空间。其中，有些系统即是不优化，也不会存在太大问题，既不会影响安全性，也不会影响经济性；也有一些系统的pid参数，如果不优化，存在的问题是潜在的，不明显的。比如高低加水位调节系统，对该系统作初步的参数整定即可，即使高低加水位波动稍为大一点，也不会影响系统的安全性和经济性。潜在问题是执行机构动作次数可能会稍微频繁一点。还有一些系统如主汽温度系统，如果不认真进行参数整定，主汽温度就会超差，系统的经济性就可能受到影响。pid参数的整定还有一些工作要做。我们对自动调节系统领域关注的偏少了。相关论文也非常地少。执行机构存在最多的问题有：空行程（死区），回差，线性不好，阀门漏流等。对于重要的执行机构，如给水泵勺管、减温水执行机构等，需要用性能优良质量可靠的产品，并且从执行器到连杆到阀门（液耦），每个环节都要性能良好，否则对调解质量会产生很大的干扰。三、主要调节系统存在的问题各电厂、各个系统都有各自的问题。下面从系统的方面，来阐述其存在的主要问题：1、汽包水位自动调节系统：该系统从理论上说，已经相当成熟。一般来说，我们不需要对控制策略做任何改动，就可以足够胜任自动调节任务。但是问题还是有的。比如有的液力耦合器执行机构，因设计生产的问题，会出现一些线性不好的情况。一般来说，一些人过于强调积分作用，导致该系统调节品质不能提高。所以，一般来说，一个系统的调节质量的高低，除了外部原因以外，最直接最快速最简便的方法，首先是参数整定。然后才是其它。2、主汽压力自动调节系统：该系统也有着非常成熟的控制理论：能量平衡公式。也有的协调控制采用间接能量平衡系统。但是在协调退出时，还以能量平衡公式的理论为主汽压力控制方式。该系统通过控制进入炉膛的煤粉量，来达到控制主汽压力的目的。一般来说，这个理论是相当成熟可靠的。我们也没有必要对控制策略进行修改。该系统许多人不能大胆地加强副调的比例作用，导致调节品质不够太高。一些系统不用修改控制策略就可以完成任务。对于通常情况下的一次汽温控制，该系统的理论也是成熟的。或者用导前微分单回路调节系统，或者用串级调节系统。提醒维护工作者注意的是，用导前微分的时候，要注意pid输出的抖动，可能会导致执行机构动作过频；用串级调节系统的时候，要注意区分在主信号和超前信号之间的侧重点。首先是外扰。当机组负荷快速、大幅度变动的时候，有些机组的一次汽温自动受到很大影响，无论怎样调解，都无法克服扰动。这时，就有必要对控制策略进行改造，以克服外扰。其次是内扰。有些锅炉设计的磨煤机数量少，单台磨煤机功率很大；也有的锅炉三次风带粉严重。在制粉系统启停的时候，它们都给给汽温带来很大的扰动。这个时候，超前气温和主汽温的变化趋势往往不相吻合。超前信号不能起到超前的作用，反而是一种干扰。超前信号又不能完全舍去，因为平常时候还能用。这时候，传统的串级或者导前微分调节系统的局限性就显示出来了。需要针对内扰进行修改控制策略。3、二次汽温自动调节系统：二次汽温比一次汽温控制更为复杂，更为困难。有的电厂只采用减温水调节温度。这样做的好处是，温度控制相对简单容易。缺点是一部分给水泵出口的水，没有经过高压缸做功，因而降低了经济性。“对于亚临界机组，每喷入1%的减温水，发电煤耗降低约0.40.6g标煤/（kwh）”。因而目前越来越多的机组采用别的办法调节再热汽温。常用的方法有：用烟风挡板调节，烟气再循环与热风喷射，摆动式燃烧器等。许多电厂用烟风挡板调节再热汽温的效果不够理想。烟风挡板的调节影响了锅炉内烟气的流动情况，有造成左右侧一次汽温不均衡的可能。并且，因为烟风挡板干扰了烟气的流速，造成一次汽温扰动。烟风挡板造成的烟气流速扰动首