火电厂热控自动化控制设备的调试与安装

火电厂热控自动化控制设备的调试与安装摘要：对于火力发电机组建设来说，热控自动化控制设备的调试与安装是整个火电厂前期建设工作中最重要的工作之一，同时也是保证火电厂可以安全平稳运行的关键。为了提高火电厂热控自动化控制设备的调试与安装水平，就必须对相关调试与安装的技术要点和注意事项进行深入的分析。本文首先对火电厂热控自动化控制设备的调试与安装要点进行了分析，然后对火电厂热控自动化控制设备的调试与安装的方法以及需注意的问题进行了详细的论述。关键词：火力发电厂；热控自动化；设备调试；设备安装随着我国经济发展水平的不断提高，全社会对于能源的需求也越来越大。由于我国能源生产与消费结构的特殊性，目前火力发电仍是发电行业，甚至能源行业最重要的组成部分。为了保障国民对于电力能源日益增长的需求，火力发电厂的装机容量也呈现逐年增加的趋势，同时单机容量大幅提高，许多超大型火电机组也陆续投入建设和使用。对于火力发电机组建设来说，热控自动化控制设备的调试与安装是整个火电厂前期建设工作中最重要的工作之一，同时也是保证火电厂可以安全平稳运行的关键。为了提高火电厂热控自动化控制设备的调试与安装水平，就必须对相关调试与安装的技术要点和注意事项进行深入的分析。一、火电厂热控自动化控制设备的调试与安装概述目前火电厂热控自动化控制设备主要是由以微处理器为基础的分散控制系统和现场总线控制系统组合而成，从而实现对各单元机组的主辅机及系统的检测、控制、报警、联锁保护、诊断、机组启停、正常运行操作、事故处理、操作指导等功能。控制系统一般是由操作员站、工程师站、历史站、输出设备、分布式处理单元及输出输入模块、电源、机柜等组成。通过高速网络构成的局域网将这些设备连接，实现数据在设备中的传递、交换与共享，而其中的电气系统则通过现场总线进入分散控制系统。火电厂热控自动化控制设备的调试与安装要点一般可以分为电气专业的调试安装和自动化专业的调试安装。对于电气专业来说，其调试安装的要点主要体现在倒送电及发变组保护系统上。新建火电厂倒送电就是通过启动备用变压器从电网系统向电厂内部送电的过程，其目的是满足电厂基建过程中所需的大部分电能。此过程调试安装的要点在于操作程序的准确性、保护系统的可靠性。发变组保护系统是发电厂中最重要的电气保护，主要是保证发变组系统的安全，在发生差动、过电流、过电压、失磁等故障时能够准确及时保护动作，防止事故进一步扩大。这一过程的调试安装要点在于保护动作的准确性、保护动作的快速性。而对于自动化专业来说，其安装调试要点主要体现在全过程自动化控制及机组协调控制等环节上。全过程自动化控制是指各专业、各阶段都尽可能的实现自动控制，这虽然在各个火力发电厂实现的深度及广度不同，但对于自动化专业来讲一直是一个可不断开发的领域。此过程调试的要点在于测量的准确性、自动化的合理性。机组协调控制是指在机组整套启动后正常带负荷运转过程中，实现机组的功率、主汽压力、给水量、燃料量、风量、炉膛压力等自动协调控制。此过程调试的要点在于水煤比的控制、变负荷速率、主汽温的控制、控制方式的合理切换等。二、火电厂热控自动化控制设备的调试与安装方法（一）火电厂热控自动化控制设备的调试与安装组织构建在进行火电厂热控自动化控制设备的调试与安装之前，首先要做的就是建立起完整的设备调试运行组织，成立调试运行委员会。委员会由投资方、政府有关部门、电力建设质量监督机构、项目公司、监理、总承包单位、电网调度、设计、施工、调试、主要设备供货商等单位的代表组成。设主任委员一名、副主任委员和委员若干名。主任委员和副主任委员宜由投资方任命，委员由建设单位与政府有关部门和各参建单位协商，提出组成人员名单，上报工程主管单位批准。启动委员会必须在机组整套启动前组成并开始工作，直到办理完机组移交生产交接签字手续为止。在机组整套启动试运前，启动委员会应召开会议，审议试运指挥部有关机组整套启动准备情况的汇报，协调机组整套启动的外部条件，决定机组整套启动的时间和其他有关事宜。在机组整套启动试运过程中，如遇试运指挥部不

能做出决定的事宜，由总指挥提出申请，启动委员会应召开临时会议，讨论决定有关事宜。在机组完成整套启动试运后，启动委员会应召开会议，审议试运指挥部有关机组整套启动试运情况和移交生产条件的汇报，协调整套启动试运后的未完事项，决定机组移交生产后的有关事宜，主持办理机组移交生产交接签字手续。而试运指挥部由总指挥、副总指挥、六个工作组及相关专业组组成，设总指挥一名，由建设单位总经理担任，副总指挥由监理、施工、调试和生产等单位出任。试运指挥部应从分部试运开始前一个月组成并开始工作，直到完成满负荷试运、办完移交商业运行手续及所有技术资料移交完毕为止。试运指挥部具体包括分部试运组、整套试运组、验收检查组、生产运行组、综合管理组、性能试验组。根据工作需要，可下设土建、汽机、锅炉、电气、热控、化学、燃料、消防、脱硫脱硝等专业组。各组织机构领导成员由总指挥与有关单位协商任命。试运指挥部负责全面组织、领导和协调机组启动试运工作，对试运中的安全、质量、环境、进度和效益全面负责，审批启动调试重要方案和措施。启动委员会成立后，需要在主任委员的领导下筹备启动委员会全体会议。启动委员会闭会期间，代表启动委员会主持整套启动试运的常务指挥工作，协调解决启动试运中的重大问题，组织、领导、检查和协调试运指挥部各组及各阶段的交接签证工作。具体的火电厂热控自动化控制设备的调试与安装组织架构图如图1所示。图1火电厂热控自动化控制设备的调试与安装组织架构图（二）模拟量控制系统的调试与安装在模拟量控制系统的调试与安装之前，需要进行调试前准备。对于模拟量控制系统来说，静态调试之前的准备工作包括一次检测元件取样管路连接正确，对于差压变送器和差压开关应检查其正负取样管是否接反，各执行机构气源管路连接正确，操作员站、工程师站、DCS控制柜及现场之间的接线和预制电缆正确且连接牢固。确保电动执行机构电源正常，气动执行机构气源正常。对各个变送器的实验室校验记录进行检查，对照实际工况参数的变化范围，确定其零点、量程和迁移的设置是否正确。对于模拟量信号控制的执行器，发出0%或100%的控制信号，检查阀门能否全开全关及阀门的全行程的线性。然后做执行机构0〜100%的行程变化，使反馈装置的输出指示在0%〜100%之间变化，并且保证就地与远方的反馈相对应，对所做的试验做好记录。根据控制流程检查模拟量控制各调节系统的组态，检查系统组态的控制策略符合热力系统设计要求，如发现不符合及时进行修改。对每一个调节系统的组态进行静态检查，确认量纲转化及正反作用是否正确，静态参数设置完成，手自动切换是否无扰。进行各模拟量信号的量程及单位设置，风量和水量等信号的标定。对调试过程中发现的问题，相关各方应及时解决。在进入动态调试阶段之前，随着机组的分部试运的进行，各系统模拟测量信号也随之投入使用。温度信号投入使用前，应检验传感器所处的状态，热电阻的阻值、热电偶的毫伏值应与实际温度相对应。其他如水位、流量及压力等信号在条件适合时将变送器投入运行，变送器的显示值应与运行工况相对应，投入初期应随时检查变送器管路，防止发生堵塞和泄漏。机组启动后，随时检查各模拟量信号，其显示值应与工况相对应；同时检查各路开关量信号，其逻辑运算应符合控制状态的要求。随着机组的整套启动，在动态检查一切正常的情况下，根据机组的运行情况，依次投入各个自动调节系统。投入顺序遵从先简单后复杂的原则，在系统投入之前，应与运行人员取得联系。系统投入自动后，根据被调量的动态特性曲线，整定调节器的动态参数。在条件允许的情况下，进行定值扰动试验和负荷扰动试验，根据扰动试验的结果进一步整定动态参数，最终使系统的调节品质符合验收标准。对自动调节系统进行切/投试验，应保证为无扰动切换。在自动状态下模拟各被调量变化，检查PID作用方向及执行机构的动作情况应满足热力系统要求，尤其对于多冲量复杂的自动调节系统更要重点检查。在系统投入自动前，对自动跟踪回路进行再次检查，并再次核对各模拟量信号测量回路是否正常。初步整定各系统动态参数，然后对控制系统试投自动，观察被控热力系统的可控性及阀门特性。同时根据经验获得最佳整定参数，使系统工作在最佳状态，当系统运行基本稳定后，可对控制系统进行定值扰动或负荷扰动试验，从而进一步调整动态参数，提高控制系统的调节品质。任何一个自动调节系统投入后都应该进行定值扰动试验，对调节器动态参数进行全面整定，扰动试验的幅度应该由小到大。对于串级系统来说，在进行定值扰动试验时，应该先整定副环调节器参数，然后再整定主环调节器参数。（二）协调控制系统的调试与安装在火力发电场中，锅炉汽轮机之间是相互耦合，因此一般会选择间接能量平衡控制系统中双向解耦的机炉协调控制系统，功率和压力控制回路相互兼顾，既以锅炉主控调压为主，兼顾功率，同时根据锅炉惯性大的特点，加入前馈补偿等信号。汽机主控以调功为主，兼顾汽压，在汽机主控中加入压力的闭锁回路。两个控制系统相互配合，并能协调机炉的不同特点，快速的实现对负荷的响应。而协调控制系统需要协调锅炉和汽轮机的不同的运行特点，既要适应锅炉反应慢的特点，又要保证对电网负荷变化进行快速响应的特点，而且还要保证机组在变负荷过程中具有较高的安全性和稳定性。协调控制系统具有非线性、多变量、大时滞、强耦合等特点，是电厂热控的重点和难点问题。协调控制系统所采用的变送器均为电容式智能变送器。单元机组协调控制系统属于大系统控制中最为普遍的递阶控制系统。各个子系统的控制作用是按照从属关系和一定的优先级安排决策单元，因此它们形成金字塔的控制结构，所有的决策单元按照递阶排列，同级的各个单元要对下一级的决策单元施加影响，同时又受到上一级的干预。虽然各个决策单元都有一定的自由度，但同级的决策单元一般会有相互冲突的决策指令，这就需要上一级的协调。单元机组协调控制系统把锅炉和汽轮发电机统一为一个整体进行控制，并实现电网对机组变负荷的要求，同时维持机组主要参数的稳定。然而锅炉和汽轮机实际上又是相对独立的，它们通过各自的调节手段满足电网负荷的要求，并且维持机组主要参数稳定的能力不尽相同，差异较大。协调控制系统一般可以设为四种不同控制方式，分别是基本方式、汽机跟随方式、锅炉跟随方式和协调控制方式，其中后三种方式可以实现自动控制，其中四种控制方式的切换是根据汽机主控和锅炉主控的自动投入情况自行切换的。建立合理的协调系统控制策略，关键在于处理机组的负荷适应性与运行稳定性间的矛盾。机组的协调控制系统采用以炉跟机为基础的协调控制系统的组态设计可以满足汽机主控能充分利用锅炉蓄能，满足机组负荷要求，锅炉主控能动态超调锅炉的能量输入，尽快合理补偿锅炉蓄能的变化，组态采用扰动补偿和解耦的控制原理，使扰动在控制回路中得到有效抑制或快速消除，非扰动控制回路应不动或少动，尽可能减少或消除了炉、机的相互影响。三、结语目前虽然国家在大力发展太阳能和风能等新型能源，但是各种新能源在很大程度上会受到一定的外部制约，同时也有一定的季节性。因此火力发电机组在今后的一段时间内还会承担较大一部分用电负荷。而热控自动化控制设备作为火电机组的重要组成部分，其运行的可靠性是火力发电厂运行和管理的关键。对于火电厂热控自动化控制设备的安装与调试过程存在着工序繁琐，环境复杂以及工期较长等特点，想要提高其安装与调试的质量，就必须对整个安装与调试过程中每个技术要点的把控。只有加强对于安装与调试过程中关键点的质量把控和安装过程中的安全监管，同时根据现场总体进度对各个施工节点进度的有效控制，才能达到火电厂热控自动化控制设备安装和调试过程的安全、质量与进度的协调进行相互促进的效果，从而真正做到提高火力发电厂的运行水平，保证国民经济的持续健康发展。参考文献晏崇林.火电厂热控自动化控制设备的科学调试与合理安装分析[J].中国设备工程,2020(20):37-38.常晓莉.火电厂中热控自动化控制设备的调试与安装[J].南方农