熱工自動化的現狀

熱工自動化技術是一種運用控制理論、熱能工程技術、智能儀器儀表、計算機技術和其他信息技術，對熱力學相關參數進行檢測、控制，從而對生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理、決策，達到確保安全、增加產量、提高質量、降低消耗、減員增效等目的的綜合性高新技術。它主要是指對鍋爐、汽機及其輔助設備運行的自動控制，使機組自動適應工況的變化，且保持在安全、經濟的條件下運行。

一般來說，熱工控制系統是由測量裝置、執行機構和控制系統三大部分組成。其中，測量裝置和執行機構在原理和結構上沒有新的變化，只是引入了智能化、網絡通信接口、微處理器等，可以實現計算機遠程設定、控制，逐步向現場總線方向發展，其核心已逐步由計算機控制系統取代。

由于火電廠的特殊性，涉及的勢力設備眾多、熱力系統龐大，生產過程復雜，多數設備長期處于高溫、高壓、高速、易燃等惡劣的條件下，現代熱工控制系統往往還包括自動保護、自動檢測、自動報警、順序控制等內容。

在“十一五”期間，SIS應用技術走向成熟、DCS進一步發展以及現場總線的快速應用，火電廠掀起了信息化建設的浪潮，紛紛向數字化電廠轉型。雖不斷提高，但差距仍在，主要表現在機爐電整體控制程度不高；熱工測量及儀表工藝有待提高；安全監視和保護裝置覆蓋面窄，功能不全；機組自動調節自動投入率低；程序控制投入使用少以及開環應用多。

目前單元機組實現了集中控制、電氣控制納入了DCS，實際上熱工自動化和電氣自動化仍然沒有達到真正的一體化。今后，一臺單元機組僅設1位主值班員，電氣控制必須與汽輪機、鍋爐控制形成一個整體，只有做到這一點，才能使我國火電廠自動化水平躋身于國際先進水平行列。

熱工自動化的新進展

伴隨著自動化技術的發展，熱工自動化技術也發展非常快。新原理、新材料、新工藝生產的各種傳感器、變送器不斷地被開發出來，控制系統、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，并且在生產實踐中得到應用。

先進理念、算法打造APS

“交叉引用、條件自舉”理念認為模擬量自動調節回路把開關量順序控制的設備啟停進程狀態引作轉換工作方式的條件，開關量順序控制系統把模擬量自動調節回路的工作方式用作啟動的條件，相互交叉引用。一俟對方條件滿足，順序控制或自動調節回路便自行推升控制層次，完成條件自舉，進而自主執行后續任務。該理念使得在復變控制系統中實現全工況、全過程、全自動運行成為可能。

針對復變系統而采用“交叉引用、條件自舉”的新理念徹底改變了傳統控制方法，優化了系統劃分、啟停順序和操作方式，基礎邏輯著落在智能控制、本質安全。相對于機組正常運行，機組啟停固然時間短暫，但機組適應各種工況的自動控制能力和可靠性卻因APS而極大提升，安全、經濟運行長遠受益。

因此，機組自動程序啟停系統（APS）具有一鍵順序控啟停、二 套調節貫全程、三種狀態兩切換、四級控制分工明、五項功能歸一統，六個斷點續自動等特點，自1999年在珠海發電廠開始應用到現在，幾乎不存在誤操作的可能，實踐證明：設計科學、久經實戰，功能成熟、使用方便，運行可靠、經濟安全，為機組長期穩定運行發揮了重要作用。

電廠三維、協同設計工作

隨著計算機技術不斷發展，21世紀開始的三維技術在電廠設計中逐步應用。三維設計給電廠設計帶來革命，也給數字化電廠提供強有力的技術手段，貫穿于電廠的整個生命周期。同時，由于協同制造理念的引入，廣東電力設計研究院開始了將三維技術與協同設計相結合的應用研究。

由于采用了各專業設計元素同一數據庫以及三維模型全部參數化，并以數據的方式存放在同一數據庫內，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，三維和二維可以互相關聯，從而三維與協同技術給數字化電廠管理實現提供了很好的基礎平臺，有了所需同一、強大的基礎數據庫平臺，進行二次開發工作，利用現有的功能軟件包可以實現數字化電廠管理工作。

通過電廠三維模型，既可可視化觀看，又可進行數字化管理，如廠區、廠房內的漫游設備、管道的參數、定位坐標，特別是與MIS相結合，實現精確的、可視化的電廠數字化管理系統。目前，協同設計工作已在陽江核電一期工程中開展P&ID圖的專業間協同設計工作，已經完成機務專業各工藝系統的P&ID協同設計，達到了預期的效果。

FDCS ：電氣熱工控制一體化

現場總線作為一個完整的現場總線控制系統，目前還難以迅速應用到整個電廠中，而DCS雖然是電廠目前在線運行機組的主流控制系統，但由于其檢測和執行等現場儀表信號仍采用模擬量信號，無法滿足工程師站上對現場儀表進行診斷、維護和管理的要求，限制了控制過程視野。

未來一段時間里，現場總線將與DCS、PLC相互依存發展，現場總線借助于DCS和PLC平臺發展自身的應用空間，DCS和PLC則借助于現場總線完善自身的功能。

如，基于控制器實現FCS和DCS的融合的FDCS兼容傳統DCS和FCS，實現熱工電氣控制一體化。相比各自獨立的DCS和FCS，FDCS就具有無比的優越性。它采用現場總線實現智能裝置的就地化，接入智能傳感器、執行器，節省電纜、信息豐富，方便安裝調試；采用仿真控制一體化技術，對于全廠運行指導、性能分析提供了應用平臺。同時電氣保護測控單元通過FCS進入FDCS系統，實現電氣熱工一體化。

節能環保 高壓變頻技術應用

節能能源、降低消耗，構建資源節約型、環境友好型社會已是當今社會發展的一個永恒的話題。發電廠要生存，必須要順應節能環保的趨勢，利用變頻器技術改造成為當前火電廠的重要工作。

通過研究和分析，液力耦合、內反饋調速逐步被變頻器所替代，為此現階段實施變速驅動的主要手段是變頻器。鑒于功率模塊串聯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，對電網和電動機沒有什么影響，技術成熟，國內有大量生產廠家，造價也較低，因此5000KW以下的設備優先采用功率模塊串聯多電平變頻器。高于5000KW以上電動機變頻改造應選用三電平技術的變頻器，近年來大容量串聯多電平變頻器也廣泛使用。

高壓變頻器經過十多年的發展，從設計技術、制造技術和電力電子元件的質量有了質的飛躍，可靠性得到很大的提高，基本做到兩年無故障紀錄。通過調研，高壓變頻設備質量完全滿足電廠驅動的要求，在其它電力公司應用較為廣泛。

總之，隨著國家法律對環保日益嚴格的要求和計算機網絡技術的進步，未來熱工系統將圍繞 “節能增效，可持續發展”的主題，向無線化、智能化、網絡化、透明化，保護、控制、測量和數據通信一體化發展，新的測量控制原理和方法不斷得以應用，將使機組的運行操作和故障處理，象操作普通計算機一樣方便。