【摘 要】：本文綜述了50年來(lái)火電廠自動(dòng)化發(fā)展的進(jìn)程，概括了各時(shí)期的國(guó)情與為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化所作的努力，狀和人們關(guān)心的問(wèn)題sis及現(xiàn)場(chǎng)總線作了闡述，并對(duì)一些主要名詞提出明確。
關(guān)鍵詞：火電廠自動(dòng)化 發(fā)展 建議
自1953年我國(guó)開(kāi)始第一個(gè)五年計(jì)劃建設(shè)至今已有50余年，目前，“十一”五計(jì)劃正在執(zhí)行中。五十年來(lái)，我國(guó)火電技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步非�？�。以火電廠主機(jī)組來(lái)說(shuō)，20世紀(jì)50年代初，從我國(guó)制造出第一臺(tái)中溫中壓（4mpa、450℃）的6mw汽輪發(fā)電機(jī)組開(kāi)始，在原蘇聯(lián)技術(shù)的支持下，不斷創(chuàng)新生產(chǎn)出高溫高壓（10～14mpa、550℃）的50mw、100mw、200mw汽輪發(fā)電機(jī)組；80年代又在美國(guó)技術(shù)的支持下，生產(chǎn)出亞臨界（17mpa、550℃）的300mw、600mw汽輪發(fā)電機(jī)組；進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在與國(guó)外廠商技術(shù)合作的前提下，生產(chǎn)出超臨界（24mpa、550～570℃）的600mw汽輪發(fā)電機(jī)組。同時(shí)還成套進(jìn)口了900～1000mw的汽輪發(fā)電機(jī)組的電廠。隨著主機(jī)組技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了配套專業(yè)技術(shù)的前進(jìn)，火電廠自動(dòng)化技術(shù)是最為明顯的技術(shù)之一。本文重點(diǎn)簡(jiǎn)述50年來(lái)火電廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和提高。
1 從熱工自動(dòng)化到“電廠自動(dòng)化”
自動(dòng)化對(duì)火力發(fā)電廠而言，是熱力生產(chǎn)過(guò)程與電力發(fā)電過(guò)程控制的總稱，某些國(guó)家稱為“儀表與控制”（instrument& control簡(jiǎn)稱i&c）。
1953年，依據(jù)前蘇聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)，在電力設(shè)計(jì)院機(jī)務(wù)設(shè)計(jì)室內(nèi)設(shè)“儀表組”，主要負(fù)責(zé)火電廠熱力生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)與控制設(shè)計(jì)。
20世紀(jì)60年代，隨著機(jī)組容量的增大和中間再熱機(jī)組的出現(xiàn)，其熱力系統(tǒng)普遍改為單元制，即一爐對(duì)一機(jī)的系統(tǒng)，熱力生產(chǎn)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵等輔機(jī)的電動(dòng)機(jī)已是熱力生產(chǎn)過(guò)程控制中不可分割的部分。熱工自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括電動(dòng)機(jī)在內(nèi)的具有整體性的設(shè)計(jì)。
20世紀(jì)70年代，進(jìn)口機(jī)組已將發(fā)電機(jī)變壓器組納入單元機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中；80年代在學(xué)習(xí)美國(guó)依巴斯co．設(shè)計(jì)中，華東、西北電力設(shè)計(jì)院也將電動(dòng)機(jī)二次線并入熱工控制專業(yè)；90年代在我國(guó)應(yīng)用分散控制系統(tǒng)（dcs）成功之后，開(kāi)始試點(diǎn)將電氣部分的檢測(cè)控制納入dcs中，因此原來(lái)僅限于熱力生產(chǎn)過(guò)程的熱工自動(dòng)化逐步轉(zhuǎn)變到包括發(fā)電機(jī)變壓器組在內(nèi)的全發(fā)電過(guò)程的檢測(cè)與控制，改稱“電廠自動(dòng)化”。其范圍除單元機(jī)組外，還包括輸煤、除灰除渣、補(bǔ)給水處理、循環(huán)水供水系統(tǒng)等輔助車間的自動(dòng)化。
2 火電廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程與現(xiàn)狀
2．1 電廠自動(dòng)化水平
自動(dòng)化水平（automatic level）是指對(duì)一個(gè)電廠生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制所達(dá)到的程度。其中包括參數(shù)檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理（das）、自動(dòng)控制（mcs）、順序控制（scs）、報(bào)警和聯(lián)鎖保護(hù)等系統(tǒng)，最終體現(xiàn)在機(jī)組效率、值班員的數(shù)量和所能完成的功能上�；痣姀S自動(dòng)化水平是主輔機(jī)可控性；儀表及控制設(shè)備質(zhì)量；自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完善程度；施工安裝質(zhì)量；電廠運(yùn)行維護(hù)水平及人員素質(zhì)的綜合體現(xiàn)。
電廠自動(dòng)化系統(tǒng)是為機(jī)組運(yùn)行服務(wù)的，主要目的是保證電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、減少事故、提高設(shè)備（系統(tǒng)）效率、降低煤耗和廠用電率并減少人員的數(shù)量。
決定自動(dòng)化水平的條件，首先應(yīng)研究機(jī)組在電網(wǎng)中的運(yùn)行地位及對(duì)機(jī)組提出的運(yùn)行要求，但這只是客觀需要，能否實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于機(jī)爐本身適應(yīng)負(fù)荷變化的能力和它具有的可控性；其次就是儀表和控制設(shè)備的性能和質(zhì)量，能否達(dá)到預(yù)期的效果又取決于電廠設(shè)計(jì)方案的正確、電廠的運(yùn)行、維護(hù)技術(shù)水平和管理制度。
自動(dòng)化水平是隨著機(jī)組容量、參數(shù)的變化和當(dāng)時(shí)所能供應(yīng)的儀表和控制設(shè)備品種、質(zhì)量而變化的。80年代，根據(jù)當(dāng)時(shí)國(guó)情，我國(guó)火電廠自動(dòng)化只能是“中檔水平”。
我國(guó)火電廠200mw及以上機(jī)組的自動(dòng)化水平的發(fā)展，概括起來(lái)可分為3類：
（1）以常規(guī)儀表組成監(jiān)視控制系統(tǒng)，但主輔機(jī)可控性差，自動(dòng)保護(hù)投入率低，20世紀(jì)70年代前后設(shè)計(jì)建設(shè)的電站多屬此類。
（2）80年代中，后期建設(shè)的電站，除常規(guī)儀表外，采用計(jì)算機(jī)完成das功能和組件組裝儀表完成mcs功能，保護(hù)功能較為完善，但主輔機(jī)的可控性沒(méi)有明顯改進(jìn)；
（3）80年代成套進(jìn)口的電站，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，部分自動(dòng)調(diào)節(jié)采用了以微機(jī)為基礎(chǔ)的dcs，大量的常規(guī)儀表和操作設(shè)備仍保留，但主輔機(jī)的可控性好，自動(dòng)保護(hù)投入率高。
進(jìn)入90年代，dcs在火電站試用中證明可靠性高，取得運(yùn)行人員的信賴。因此，在新建機(jī)組中普遍采用dcs，并逐步減少常規(guī)儀表及硬手操設(shè)備，只保留個(gè)別極重要的按鈕和儀表。90年代末期，對(duì)前述（1）、（2）類水平的電站進(jìn)行技術(shù)改造，大量運(yùn)用dcs實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與控制，主輔機(jī)可控性也有明顯提高，自動(dòng)保護(hù)投入率可達(dá)到100％；電廠電氣部分（發(fā)電機(jī)～變壓器組）也在試用dcs的基礎(chǔ)上，納入全廠的dcs功能中（簡(jiǎn)稱ecs）；部分火電廠的自動(dòng)化水平已躋身到世界先進(jìn)水平的行列。
進(jìn)入21世紀(jì)后，在完善單元機(jī)組自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，逐步應(yīng)用廠級(jí)監(jiān)視信息系統(tǒng)（sis），提高電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，以適應(yīng)“廠網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)卜網(wǎng)”的要求，使電廠自動(dòng)化水平得以進(jìn)一步提高，為實(shí)現(xiàn)其綜合自動(dòng)化打下廠基礎(chǔ)。
2．2 控制模式
20世紀(jì)50年代初，電廠的機(jī)組容量小，因此在鍋爐與汽輪機(jī)附近設(shè)置儀表盤或控制盤，稱為就地控制，以滿足鍋爐、汽輪機(jī)起停、正常運(yùn)行的要求。熱力、電氣系統(tǒng)為母管制，發(fā)電機(jī)主變壓器等控制則在“主控制室”內(nèi)進(jìn)行。
1958年，北京高井電站，安裝當(dāng)時(shí)單機(jī)容量最大的100mw汽輪機(jī)，熱力系統(tǒng)按單元制設(shè)計(jì)，考慮到爐、機(jī)、電已成為一個(gè)整體的特點(diǎn)，自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中提出兩臺(tái)機(jī)組在一個(gè)控制室進(jìn)行集中控制的方案，按機(jī)電值班員、鍋爐值班員方式配置控制盤，運(yùn)行、檢修分場(chǎng)分別負(fù)責(zé)機(jī)組的運(yùn)行與檢修。高井電站的實(shí)踐證明，集中控制方式有利于爐機(jī)電之間的聯(lián)系，便于機(jī)組起停、事故處理和正常負(fù)荷的調(diào)節(jié)。同時(shí)全國(guó)的單元制機(jī)組也采用了集中控制設(shè)計(jì)。1992年1月，能源部頒發(fā)了“關(guān)于新型電廠實(shí)行新管理辦法的若干意見(jiàn)”，重申兩臺(tái)單元機(jī)組在一個(gè)集控室實(shí)現(xiàn)爐機(jī)電集中控制，明確了管理體制并提出了新的定員標(biāo)準(zhǔn)和人員的素質(zhì)要求，同時(shí)給與相關(guān)的政策支持。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)華浙江寧海電廠一期工程建設(shè)4x600mw機(jī)組，經(jīng)過(guò)充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，采用了“四機(jī)一控”（即4臺(tái)機(jī)組的控制盤布置在一個(gè)控制室）的模式，第一臺(tái)機(jī)組已于2005年12月投產(chǎn)發(fā)電“四機(jī)一控” 與“兩機(jī)一控”相比，運(yùn)行人員的配備可減少20人以上，且便于值長(zhǎng)的運(yùn)行管理和統(tǒng)一指揮，同時(shí)日又利于公用系統(tǒng)如燃油、消防、暖通、電氣網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。這種模式值得同時(shí)建設(shè)相同型式容量的多臺(tái)機(jī)組借鑒，但要認(rèn)真解決建設(shè)期內(nèi)運(yùn)行與安裝的矛盾；運(yùn)行期內(nèi)，運(yùn)行與檢修的矛盾等。
2．3 自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制對(duì)象
2．３．1 自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備
在20世紀(jì)50年代初期，鍋爐、汽輪機(jī)容量都很小，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，只有少量的簡(jiǎn)單直接作用式自動(dòng)調(diào)節(jié)，如鍋爐汽包的水位調(diào)節(jié)。隨著機(jī)組容量的增大，參數(shù)的提高和采用煤粉燃燒后，對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)的要求也就提高了，自動(dòng)調(diào)節(jié)項(xiàng)目增多，除汽包水位調(diào)節(jié)外，還有燃料、風(fēng)量、爐膛負(fù)壓、汽溫等。但實(shí)際投入自動(dòng)的多為汽包水位和爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)，其他項(xiàng)目很難投入，自動(dòng)投入率在40％～60％。
長(zhǎng)期造成自動(dòng)調(diào)節(jié)投入率低的原因有兩個(gè)：其一為自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備落后，質(zhì)量差；其二是控制對(duì)象的可控性差。
50年代中，主要應(yīng)用的調(diào)節(jié)設(shè)備是從前蘇聯(lián)進(jìn)口的機(jī)械式調(diào)節(jié)器iikth，后來(lái)改為電子式調(diào)節(jié)器bth，儀表部門參考bth研制采用統(tǒng)一信號(hào)制的ddz-i（0～10ma）和ddz-ii、ddz-iii（4～20ma）型電動(dòng)單元組合儀表，氣動(dòng)單元組合儀表qdz（0.2～1mpa氣壓信號(hào)）。ddz型儀表雖比bth有所進(jìn)步，但仍只能執(zhí)行pid調(diào)節(jié)規(guī)律，很難適應(yīng)復(fù)雜調(diào)節(jié)對(duì)象的要求。
70年代末，儀表部門研制了組件組裝儀表tf-900（上海）和mz-i0049i（西安）。組裝儀表的特點(diǎn)是功能組件化，選擇功能組件可以組成較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。但是由于電子元器件質(zhì)量不好，容易損壞，造成自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈，使許多自動(dòng)凋節(jié)不能投入自動(dòng)。1982年上海�？怂共_有限公司生產(chǎn)的spec-200組裝儀表，由于元器件來(lái)自美國(guó)，且生產(chǎn)過(guò)程中有嚴(yán)格的質(zhì)量管理，經(jīng)過(guò)在陡河電廠200mw機(jī)組中試用證明，可以滿足大機(jī)組（300mw及以上）的控制要求。
80年代中期，以微機(jī)為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng)（dcs）進(jìn)入國(guó)內(nèi)電站，很快解決了長(zhǎng)期存在的自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備問(wèn)題。由于dcs采用大規(guī)模集成電路，提高了可靠性；并且用軟件編程的方式，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜對(duì)象的各種調(diào)節(jié)規(guī)律，還可與保護(hù)、連鎖條件互連，大大提高了控制系統(tǒng)的功能，經(jīng)試點(diǎn)后很快得以推廣，成為今天的主要控制設(shè)備。
2．3．2 控制對(duì)象
控制對(duì)象系指主機(jī)和輔機(jī)。它能在什么范圍內(nèi)承受和適應(yīng)各個(gè)主要參數(shù)的控制作用量及其控制的能力，一般稱為可控性，如鍋爐的過(guò)熱器受熱面的大小，回轉(zhuǎn)空 予 器的漏風(fēng)情況，給粉（煤）機(jī)、給水泵的調(diào)速特性，調(diào)節(jié)閥門、擋板的調(diào)節(jié)性能，擺動(dòng)火嘴的靈活程度，輕重油槍、吹灰器的伸縮自如性和電磁閥開(kāi)閉的可靠性等，都直接影響自動(dòng)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行與事故處理。
過(guò)去國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的主輔機(jī)，由于供不應(yīng)求，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量特別是可控性問(wèn)題，幾乎無(wú)人過(guò)問(wèn)，造成機(jī)組投產(chǎn)后，許多自動(dòng)控制項(xiàng)目長(zhǎng)期不能投用，影響大型火電機(jī)組熱工自動(dòng)化中檔水平的實(shí)現(xiàn)，近年來(lái)在引進(jìn)國(guó)外主機(jī)制造技術(shù)的幫助下，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的主輔機(jī)的可控性有了明顯的改進(jìn)，為提高電廠自動(dòng)化水平打下了好的基礎(chǔ)。
目前，主機(jī)已從亞臨界提高到超臨界參數(shù)，從汽包爐發(fā)展到直流爐；為適應(yīng)環(huán)保和燃用劣質(zhì)煤的要求，已生產(chǎn)出1000t／h循環(huán)流化床鍋爐，正在白馬電廠進(jìn)行試用，這些是今后推廣應(yīng)用的主力機(jī)組。
2．4 汽輪機(jī)控制系統(tǒng)
汽輪機(jī)是高速（3000rpm）旋轉(zhuǎn)機(jī)械，必須有靈敏可靠的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證帶負(fù)荷時(shí)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行；并有可靠保安系統(tǒng)。20世紀(jì)50年代中小容量機(jī)組采用的是機(jī)械液壓調(diào)速系統(tǒng)，同時(shí)配有危急保安器，在轉(zhuǎn)速超過(guò)危險(xiǎn)值時(shí)，自動(dòng)停止汽輪機(jī)的運(yùn)行。60年代
開(kāi)始研發(fā)200mw汽輪機(jī)時(shí)，提出了電調(diào)控制系統(tǒng)，為確保汽輪機(jī)運(yùn)行，此時(shí)的電調(diào)系統(tǒng)與機(jī)械液壓系統(tǒng)同時(shí)存在，限于當(dāng)時(shí)電氣元件質(zhì)量長(zhǎng)期存在問(wèn)題，因此實(shí)際運(yùn)行中電調(diào)部分很少使用而是機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制汽輪機(jī)的運(yùn)行。70年代，在研制600mw機(jī)組時(shí)，同時(shí)研發(fā)采用高壓抗燃油、組件組裝儀表的模擬式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（aeh），80年代，從美國(guó)西屋電氣公司進(jìn)口300、600mw汽輪機(jī)制造技術(shù)，而在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)讓技術(shù)中沒(méi)有包括汽輪機(jī)的電調(diào)系統(tǒng)。1983年，上海發(fā)電設(shè)備成套研究所組建采用以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字電液控制系統(tǒng)（deh）國(guó)產(chǎn)化研發(fā)中心，專業(yè)研究、試制與生產(chǎn)300、600mw機(jī)組的數(shù)字電調(diào)deh。第一臺(tái)引進(jìn)技術(shù)的300mw機(jī)組在湖北漢川電廠試用時(shí)，同時(shí)使用了第一臺(tái)純電調(diào)系統(tǒng)，這是我國(guó)汽輪控制系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)大飛躍。在90年代多次試用、試驗(yàn)，確認(rèn)國(guó)內(nèi)制造的純電調(diào)可靠之后，很快得到推廣。90年代末期，在老廠大機(jī)組技術(shù)改造中，普遍采用了純電調(diào)系統(tǒng)取代原來(lái)的電液并存系統(tǒng)，大大提高了汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)特性。
2．5鍋爐爐膛燃燒監(jiān)視及安全保護(hù)
20世紀(jì)70年代從前蘇聯(lián)進(jìn)口的大型鍋爐安裝有由鍋爐廠成套供應(yīng)的鍋爐爐膛火焰監(jiān)視器，當(dāng)發(fā)生滅火時(shí)，需要停止鍋爐運(yùn)行。但實(shí)際運(yùn)行中大多數(shù)火焰監(jiān)測(cè)器是不靈的，因此停爐保護(hù)從未用過(guò)，再加上當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)電負(fù)荷緊張，即使發(fā)現(xiàn)鍋爐熄火還要采取搶救措施不致停爐停機(jī)，結(jié)果造成不少鍋爐因?yàn)楸级�，使鍋爐爐膛損壞，甚至造成人員傷亡，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。針對(duì)這一情況，水電部多次召開(kāi)會(huì)議要求杜絕爐膛爆炸事故，從設(shè)計(jì)上提出爐膛防爆保護(hù)設(shè)計(jì)。80年代，在引進(jìn)300、600mw機(jī)組技術(shù)的同時(shí)，由阿城繼電器廠引進(jìn)美國(guó)ce公司的爐膛安全保護(hù)裝置；機(jī)械部引進(jìn)美國(guó)forney公司的爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)（fsss）。由于當(dāng)時(shí)的投資條件限制，400～670t／h鍋爐仍只裝設(shè)簡(jiǎn)易爐膛安全保護(hù)裝置，只有在1000t／h及以上鍋爐才安裝功能完善且具有燃燒器管理功能的fsss系統(tǒng)。近年來(lái)fsss的邏輯處理功能多已納入dcs中，其火焰監(jiān)測(cè)裝置和油槍、點(diǎn)火設(shè)備仍由專業(yè)廠家供應(yīng)。
80年代中，為解決在集控室觀看鍋爐爐膛火焰而研制的工業(yè)電視，在石景山電廠670t／h鍋爐上試用，代替人工從看火孔中觀看火焰，判斷燃燒情況。其后鐵嶺光學(xué)儀器廠等單位也研發(fā)生產(chǎn)—了用于大型鍋爐的電視產(chǎn)品，已在大型鍋爐中廣泛應(yīng)用，作為監(jiān)視爐膛火焰的必要設(shè)備。
目前，煙臺(tái)龍?jiān)醇夹g(shù)有限公司研發(fā)的“電站鍋爐圖像火焰檢測(cè)系統(tǒng)”突破了國(guó)內(nèi)外常規(guī)火檢的監(jiān)測(cè)機(jī)理，通過(guò)檢測(cè)每個(gè)燃燒器噴口的實(shí)時(shí)火焰，監(jiān)測(cè)鍋爐的燃燒狀況，利用開(kāi)發(fā)的火焰圖像處理技術(shù)和建立的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確發(fā)出每個(gè)燃燒器噴口火焰的on/off信號(hào)，送給fsss，參與鍋爐安全保護(hù)。同時(shí)該公司研發(fā)生產(chǎn)的“等離子點(diǎn)火技術(shù)”，簡(jiǎn)化了原來(lái)的點(diǎn)火系統(tǒng)，已在260余臺(tái)大型煤粉鍋爐成功應(yīng)用，為降低發(fā)電成本，節(jié)約燃油做出了貢獻(xiàn)。這兩項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，提高了fsss的可靠性。
2．6 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與綜合自動(dòng)化
1964年開(kāi)始研究計(jì)算機(jī)在火電廠的應(yīng)用，首先作為科研項(xiàng)目，在老廠機(jī)組上進(jìn)行試驗(yàn)。1965年，將高井3號(hào)機(jī)組（100mw）作為應(yīng)用計(jì)算機(jī)的工程試點(diǎn)。當(dāng)時(shí)采用的計(jì)算機(jī)為晶體管計(jì)算機(jī)，體積龐大，可靠性低，平均無(wú)故障工作時(shí)間mtbf為50h，其功能為集das和mcs于一機(jī)的集中式監(jiān)控系統(tǒng)，scs則采用干簧繼電器組成，與當(dāng)時(shí)美國(guó)等開(kāi)展的工作基本同步，因這種方案很難滿足機(jī)組安全運(yùn)行的要求，故配備了全套常規(guī)儀表和調(diào)節(jié)設(shè)備，滿足機(jī)組按期投運(yùn)要求。
70年代，國(guó)外在總結(jié)集中式監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)失敗經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了分散控制系統(tǒng)（dcs）構(gòu)想。80年代，望亭電廠#14機(jī)組（300mw）作為dcs的工程試點(diǎn)，要求dcs的das功能隨機(jī)組一同投用，并要求主輔機(jī)廠解決可控性問(wèn)題，為mcs順利投用創(chuàng)造條件，提高自動(dòng)化的投入率。經(jīng)過(guò)各方面的共同努力，dcs在火電機(jī)組上應(yīng)用試點(diǎn)成功，達(dá)到了預(yù)期效果。
此時(shí)隨著進(jìn)口機(jī)組成套進(jìn)門的dcs已達(dá)14種，為減少機(jī)型并扶助國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)dcs，原能源部熱上自動(dòng)化領(lǐng)導(dǎo)小組于1992年推薦符合電廠應(yīng)用要求的6種dcs（后增至8種）作為優(yōu)選機(jī)型，其中重要的條件之一是“國(guó)內(nèi)有合作單位”。其目的是希望國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)外知名廠家合作，通過(guò)消化國(guó)外技術(shù)，制造符合中國(guó)國(guó)情、性能優(yōu)良，質(zhì)量可靠且價(jià)格合理的產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)近十年的努力，新華控制工程公司、北京國(guó)電智深科技有限公司與北京和利時(shí)控制工程公司均推出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的dcs產(chǎn)品，并應(yīng)用在600mw機(jī)組上，其功能覆蓋面包括電氣系統(tǒng)在內(nèi)的檢測(cè)控制功能（ecs），達(dá)到了利用crt和大屏幕顯示器，通過(guò)軟手操監(jiān)視控制整個(gè)單元機(jī)組的目的，取得良好的效果，受到電廠的歡迎。
目前，dcs裝置在應(yīng)用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，速度和容量都有很大的提高，其覆蓋面包括了單元機(jī)組的6大控制功能即das、mcs、scs、fsss、deh（meh）和ecs，使整個(gè)單元機(jī)組的檢測(cè)控制、連鎖保護(hù)、報(bào)警等功能融為一體，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，提高了可靠性，因而進(jìn)一步提高了單元機(jī)組的自動(dòng)化水平。
另外，還有可編程控制器（plc），其特點(diǎn)是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜，適宜在電氣控制或以開(kāi)關(guān)量為主具有順控特點(diǎn)的輸煤、除渣、除灰、定期排污、吹灰系統(tǒng)等使用，采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與dcs相互通訊，可以組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。
由于計(jì)算機(jī)不斷進(jìn)步，應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大，在電廠除主控系統(tǒng)dcs、ecs、sis、plc及管理信息系統(tǒng)（mis）外，正在向各方面滲透，智能儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)總線等，也是以計(jì)算機(jī)為主組成的，所以電廠的監(jiān)視控制系統(tǒng)正在逐步走向計(jì)算機(jī)化。
2．7 基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備
包括檢測(cè)各種過(guò)程參數(shù)的傳感器、變送器、分析儀器儀表、就地指示儀表和執(zhí)行各種指令的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電磁閥、調(diào)節(jié)閥）等，獲取的信息和執(zhí)行指令是自動(dòng)化系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的基礎(chǔ)。一臺(tái)大機(jī)組需要的數(shù)量在5000臺(tái)（支）以上，品種規(guī)格繁多，20世紀(jì)70年代及以前的產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，精度等級(jí)不高，品種規(guī)格不齊。
80年代，進(jìn)入改革開(kāi)放以來(lái)，擺脫了計(jì)劃經(jīng)濟(jì)約束，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的局面下，采取多渠道方式（國(guó)有企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、成套或散裝進(jìn)口等）解決了自動(dòng)化基礎(chǔ)設(shè)備問(wèn)題。
目前，主要儀表依靠進(jìn)口的狀態(tài)有所改善，據(jù)儀表部門統(tǒng)計(jì)，從國(guó)外進(jìn)口儀表及系統(tǒng)，已連續(xù)兩年從50％以上大幅度下降，如自動(dòng)化儀表和控制系統(tǒng)已從2005年的39％回落到8．6％，其中dcs已從110％高增幅下降到17.6％。但是從電站建設(shè)來(lái)看，當(dāng)前主力機(jī)組為超臨界參數(shù)的大容量（600-1000mw）機(jī)組，所需的變送器、調(diào)節(jié)閥等要有更高的穩(wěn)定性和可靠性，電廠用戶對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品還缺乏信心，因此從國(guó)外進(jìn)口的比例還相當(dāng)大。
3 sis的應(yīng)用
sis（廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)）是一個(gè)全廠性的實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，通過(guò)應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)其一，全廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)視與機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行，以求達(dá)到各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如全廠煤耗、廠用電率、補(bǔ)給水率和設(shè)備檢修的最佳狀態(tài)，其功能不宜與單元機(jī)組控制系統(tǒng)“dcs""重復(fù)；其二電廠及其管理公司的經(jīng)營(yíng)管理。
sis的基礎(chǔ)是單元機(jī)組的dcs及各輔助車間（輸煤、補(bǔ)給水處理，供水）的控制系統(tǒng)，接受上述系統(tǒng)有中經(jīng)過(guò)處理的信息，再補(bǔ)充若干上述系統(tǒng)中不具有的測(cè)點(diǎn)信號(hào)。通過(guò)對(duì)設(shè)備信息完整的記錄，分析機(jī)組及輔助設(shè)備整體的運(yùn)行狀態(tài)，形成廠級(jí)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)視與經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)控制下的全廠的協(xié)調(diào)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)提供決策支持，如：提出機(jī)組負(fù)荷分配（包括水、煤分配）建議，主要設(shè)備檢修并安排建議，送給電廠領(lǐng)導(dǎo)（總值長(zhǎng)、總工程師和分管生產(chǎn)的廠長(zhǎng)）最終決策，人工發(fā)出指令指導(dǎo)運(yùn)行或設(shè)備檢修，sis的硬件結(jié)構(gòu)與輸入、輸出信息如圖1所示。
一個(gè)單元機(jī)組特別是高參數(shù)、大容量機(jī)組本身就是一個(gè)大的工業(yè)系統(tǒng)。它比相對(duì)簡(jiǎn)單的輔助車間系統(tǒng)復(fù)雜得多，不僅要求主機(jī)、輔機(jī)、各種裝置、各子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)工作，而且需要相互之間工作參數(shù)的合理配合，才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的總體優(yōu)化，因此廠級(jí)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行必須建立在各單元機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行基礎(chǔ)上。建立機(jī)組級(jí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的量化模型是搞好電廠廠級(jí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)工作。
不同的電站由于機(jī)組類型（凝汽、供熱機(jī)組）、參數(shù)（亞臨界、超臨界）、鍋爐結(jié)構(gòu)（汽包爐、直流爐、循環(huán)流化床）及制粉系統(tǒng)（直吹式、中貯式）的不同等，這一系列的差異難以形成通用的機(jī)組級(jí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型，只有建立針對(duì)各自特有機(jī)組的專有模型才能獲得良好的效果。
上述模型的建立，首先要有各制造廠特別是主機(jī)廠提供的運(yùn)行和各項(xiàng)性能指標(biāo)資料，安裝單位和電廠調(diào)試試驗(yàn)取得的實(shí)際數(shù)據(jù)，由電廠具有豐富經(jīng)驗(yàn)的主機(jī)專業(yè)人員進(jìn)行建模工作，提出初步模型后還要通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行修正，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)后，才可能是真正實(shí)用的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型。這項(xiàng)工作決不是自動(dòng)化工作者能夠獨(dú)立完成的，因而經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問(wèn)題應(yīng)該是各專業(yè)人員共同努力，各自做好所負(fù)責(zé)工作的共同成果。因此要求實(shí)行sis的電廠，首先要成立一個(gè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行小組（專家小組）．它的成員應(yīng)由熱機(jī)、電氣、自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)專家組成；一名廠級(jí)領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行小組的領(lǐng)導(dǎo)工作。根據(jù)該小組提出的優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，才有可能提供實(shí)用的應(yīng)用軟件。目前有人強(qiáng)調(diào)這是供貨商的責(zé)任是不合理的，除具有電廠豐富經(jīng)驗(yàn)者外，一般供貨商是做不到的，為了競(jìng)爭(zhēng)取得項(xiàng)目，供貨商在招標(biāo)時(shí)會(huì)承諾這些責(zé)任，但會(huì)使價(jià)格提高。而在機(jī)組投產(chǎn)時(shí)，主要精力集中在機(jī)組的正常運(yùn)行，對(duì)sis功能驗(yàn)收只能是最基本的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算功能，廠級(jí)優(yōu)化運(yùn)行功能，因基礎(chǔ)工作尚未到位，短時(shí)間內(nèi)難以做到，一但超過(guò)sis合同規(guī)定的時(shí)間，制造廠就可以無(wú)責(zé)任的不了了之。給電廠用戶帶來(lái)的后果是花了高價(jià)，買了暫時(shí)無(wú)用或不能完全發(fā)揮作用的系統(tǒng)。
目前已運(yùn)行和在建的sis有150套，每套投資為400～1000萬(wàn)元，按平均每套投資600萬(wàn)元計(jì)算，共計(jì)花費(fèi)投資90000萬(wàn)元，其效益如何？除個(gè)別電廠作過(guò)試驗(yàn)，認(rèn)為效益不錯(cuò)外，一些電廠還在試驗(yàn)或觀望中。為此建議委托具有影響力的單位，組織有各方面人員參與的調(diào)查組，對(duì)正在運(yùn)行和在建的sis電廠，從sis的功能、與dcs的關(guān)系、投資情況、電廠管理情況、運(yùn)行效益及供貨商資質(zhì)及設(shè)備（硬件、軟件）質(zhì)量等進(jìn)行調(diào)研。
4 經(jīng)濟(jì)、合理的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
適合電廠應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線有ff基金會(huì)總線、profibus、worldfip、can、cc-link、modbus等，其次是智能變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的品種逐步齊全，為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在火電廠的應(yīng)用創(chuàng)造了基本條件。
由于現(xiàn)場(chǎng)總線是遵循國(guó)際統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，因而具有開(kāi)放、互聯(lián)、兼容和互操作的特點(diǎn)，使自動(dòng)化系統(tǒng)的功能可以更加分散，系統(tǒng)簡(jiǎn)化，遠(yuǎn)方診斷、調(diào)試和維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，提高自控系統(tǒng)的安全可靠性，同時(shí)還可節(jié)省電纜，減少設(shè)計(jì)、安裝的工作量，因而一直受到電廠自動(dòng)化工作者的關(guān)注。
（1）從目前電廠應(yīng)州來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)總線只能是局部的應(yīng)用. 單元機(jī)組的主控系統(tǒng)仍應(yīng)是dcs 因?yàn)閐cs已在電廠應(yīng)用十多年，有了一套成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，且dcs的進(jìn)步和發(fā)展是很快的，其運(yùn)算速度和容量隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，不斷提高和增大，可以滿足大型機(jī)組各項(xiàng)控制功能的要求，因其可靠性高，已使組成的系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化，價(jià)格日益降低，所以不要因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（fcs）的出現(xiàn)而動(dòng)搖應(yīng)用dcs的決心。目前的工作是：進(jìn)—步完善dcs應(yīng)用軟件，在保障機(jī)組安全可靠運(yùn)行的條件下，加速研究各子系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，如提高燃燒的經(jīng)濟(jì)性，降低污染物的排放量等。
（2）合理應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，從電廠的具體情況看，下列3方面可先行試用：
1）單參數(shù)調(diào)節(jié)回路：各加熱器的水位調(diào)節(jié)及單參數(shù)的壓力、溫度調(diào)節(jié)等，因系統(tǒng)簡(jiǎn)單，與其他回路相互聯(lián)系少，采用智能變送器或智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)pid調(diào)節(jié)和被控參數(shù)的監(jiān)測(cè)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與dcs網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，可以減輕dcs負(fù)擔(dān)，簡(jiǎn)化配置．在一臺(tái)機(jī)組中，此類凋節(jié)回路有30套以上，潛力是巨大的。
2）輔助車間或系統(tǒng)的監(jiān)控：電廠的輔助車間有水處理（補(bǔ)給水、污水等）、輸煤、水泵房（供水系統(tǒng)）、鍋爐的吹灰、除灰除渣、定期排污系統(tǒng)等。對(duì)象比較簡(jiǎn)單，獨(dú)立性強(qiáng)，且多采用順控、連鎖或單參數(shù)調(diào)節(jié)，目前已有一些電廠使用了現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)踐證明效果良好
3）遠(yuǎn)程智能i/o站的輸出：在電站主控系統(tǒng)dcs中，有部分測(cè)點(diǎn)比較集中的次要參數(shù)，如測(cè)量金屬溫度的測(cè)點(diǎn)或其他變送器，往往是采用遠(yuǎn)程智能i/o柜，其輸出信號(hào)可采用現(xiàn)場(chǎng)總線與dcs網(wǎng)絡(luò)相連，并配備遠(yuǎn)方診斷、調(diào)校功能等。
5 意見(jiàn)與建議
據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，2005年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量50841萬(wàn)kw，其中火電為38413萬(wàn)kw；“十五”期間新增發(fā)電機(jī)組容量為17655萬(wàn)kw，2005年裝機(jī)容量為6326萬(wàn)kw。這期間裝設(shè)的火電機(jī)組絕大多數(shù)為600mw及以上機(jī)組，其中超臨界機(jī)組在100臺(tái)以上。在裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)的情況下，無(wú)疑對(duì)基礎(chǔ)自動(dòng)化儀表需求量會(huì)更大，要求質(zhì)量也會(huì)更高，希望儀表行業(yè)加強(qiáng)研發(fā)工作，生產(chǎn)適用于各類主機(jī)需要的儀表，特別是超臨界機(jī)組和燃?xì)廨啓C(jī)，前者壓力溫度均高（24mpa，570℃），后者溫度在1000℃以上。要求此類儀表的檢測(cè)元件、變送器、顯示儀、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等反應(yīng)速度快、準(zhǔn)確度高且穩(wěn)定性好，為此提出以下建議：
（1）定期召開(kāi)電力用戶會(huì)議，了解需要情況、要求和存在的問(wèn)題；
（2）緊跟國(guó)外檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，及時(shí)將國(guó)外最先進(jìn)的產(chǎn)品拿進(jìn)來(lái)，消化吸收后生產(chǎn)出更好的國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，改變目前眾多商家長(zhǎng)期處于同外產(chǎn)品代銷的局面。
（3）與主輔機(jī)廠合作，為主輔機(jī)配套供應(yīng)本身需
要的成熟、可靠、先進(jìn)的儀表、調(diào)節(jié)閥，幫助提高主輔機(jī)的可控性。
（4）加強(qiáng)儀表行業(yè)管理，及時(shí)制定標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)行業(yè)管理，避免重復(fù)生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)。
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