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　　摘要：随着能源需求逐步提升，火电厂在电能供应中的作用越发明显。火电厂设备众多，传统控制方式主要是以单独控制为主，对电机、锅炉和汽轮机进行分开控制。这样的控制方式不仅会耗费大量的人力物力，而且控制效率低下。文章以集控运行的基本概念阐述为切入点，探讨了传统液压保安系统的不足，分析了集控运行的设计与实现。 

　　关键词：火电厂；集控运行技术；电能供应；电机；锅炉；汽轮机 

　　集控运行相关技术较为成熟，我国火电厂主要以单元制模式居多。这种控制模式十分灵活，使用十分广泛，但并非适用于每一类电厂，所以集控运行系统的设计仍然应该以整合DEH系统、DCS系统、调度系统等为主。 

　　1 集控运行基本概念 

　　传统的火电厂控制模式主要是以单元控制为主，对主要发电设备进行单独控制。这种控制方法受到了一定的技术限制，不能对发电设备统筹兼顾，从全局的高度出发进行控制。随着相关技术不断进步，各种自动化的控制系统逐步出现，比如DCS锅炉汽机自动控制系统、DEH汽轮机电液控制系统、车间辅控系统以及信息管理系统等。这些自动化系统的出现，进一步提高了火电厂的控制工作能力。所以，集控运行就应该对这些系统进行整合，构建一主三辅的自动化集控系统。所谓一主三辅即是以DCS控制系统为主，DEH控制系统、电力保护系统以及车间辅控系统为辅。 

　　集控运行可以整合火电厂的各类控制资源，从全局的高度出发，构建统一全面的集控系统，对火电厂发电生产的各个环节、设备进行集中控制，有效提升了控制的能力和效率。为保障火电厂的正常、高效、稳定、安全运行，起到了十分重要的作用。 

　　2 传统液压系统存在的不足与集控系统的需求 

　　2.1 传统液压系统的不足 

　　全液压系统是火电厂以往的控制系统，其转速不够稳定，也无法实现全闭环控制。由于自动化已经成为火电厂控制的基本要求，全液压系统已经在很多方面表现出了不足之处：（1）用于全液压系统测量转速的设备是脉冲泵，其主要是对转速信号进行监测，转速的二次方和脉冲油压表现出正相关的关系。但是，在实际测量过程中，在低转速情况下，脉冲油压值接近零，导致闭环控制无法得以实施。（2）油动机中弹簧钢度会被其位置和空间尺寸影响，不能对滑阀形成的摩擦进行有效克服，致使油动机无法灵敏地反映出摩擦情况。（3）在全液压系统中，如果脉冲油压发生降低的情况，则可以说明汽门是处于打开的方向；当脉冲油压逐渐增大时，则说明汽门正在逐步趋向关闭。所以，如果存在油管破裂、垫片损坏等问题导致出现漏油情况，那么此时的脉冲压力会逐步减小，打开汽门的操作是不符合安全原则的，反而可能会引发一定问题。（4）全液压系统和其他类型的液调系统在一定程度上相似，不能对电机功率、蒸汽压力等进行闭环控制，也无法通过AGC控制器对发电过程进行自动控制。 

　　2.2 集控系统的需求 

　　集控系统是火电厂发展过程中的必然要求，对于火电站控制工作而言，集控系统需要具备四个方面的基本优势：（1）自动化集控系统是在电网规模不断扩大以及对电站运行要求逐步提高的背景下出现的，这就需要集控系统能够符合大规模电网的运行实际，能够有效提升自动化控制程度，减少人力投入。（2）集控系统可以对火电站的全部生产流程、生产设备进行集中控制，并且形成了统一的控制平台，工作人员只需要通过控制平台就可以对电网负荷进行预测，对可能发生的事故进行预防。在最大程度确保电网运行安全高效的同时，还可以有效缩减工作人员的工作量，提升工作效率。（3）集控系统从更高的层面对发电生产环节的设备进行了集中控制，通过多对一的控制模式，可以有效提升设备的控制效率、故障处置力度以及安全维护工作。通过集控系统，工作人员可以全面掌握发电生产设备的实时运行情况，并且按照相关要求进行及时调整，大幅提高发电设备的工作效率。（4）集控系统和调度系统应该保持一定独立。由于二次变电设备不断完善，其产生的信息量十分巨大，加之自动化发展要求，就致使其需要对相关信息进行更加大量的采集，建设完善功能的调度系统。所以，将集控系统和调度系统分别独立，可以实现两个系统运行高效。 

　　图1 集控系统示意图 

　　从图1可以看出，集控系统包含的内容很多，可以在现有的控制系统基础上进行优化改造，在最低的成本投入下实现集控运行。 

　　3 集控运行设计与实现 

　　3.1 DEH系统的改造设计 

　　根据实际情况来说，DEH系统功能还存在一定缺陷或是不适合火电厂的生产实际，因此，可以利用一些辅助系统对其进行改造设计。DEH装置主要是由软件系统、控制柜和伺服系统三部分组成，其中软件系统和控制柜都具有相应的标准，无法对其进行改造设计，所以只能对伺服系统进行改造设计以便达成实际使用目的。由于脉冲泵在DEH系统中存在一定的使用缺陷，因此可以使用磁阻发讯器来作为替代，以便实现全面高效的转速测量。利用磁阻发讯器，其工作油压可以达到14MPa，使用伺服油缸取代油动机，用DDV电液转化器取代同步器、压变器和启动阀等来直接启动伺服油缸。通过在油缸上安装LVDT，可以实现位移反馈，以此产生电液联动系统，并在系统中配置独立油源。 

　　3.2 DCS除氧热网改造设计 

　　为了完善相关功能，可以利用专有网络ECS-100，将一台操作员站泛指在值长操作台，将其用作监视作用。其改造设计之后的系统图如图2和图3所示。 

　　图2 主机网络系统拓扑图 

　　图3 锅炉汽机DCS系统连接示意图 

　　图2中，从左至右前三依次为1号锅炉汽机控制站到3号锅炉汽机控制站，最后为除氧热网控制站通过加装操作员站之后，可以实现对除氧热网控制站的数据采集以及控制等，大大提升其相关性能。图3为锅炉汽机DCS系统中操作员网络和主控柜的连接示意图。 

　　3.3 DCS锅炉水位监测控制设计 

　　锅炉是火电厂发电生产中的关键性设备之一，其最重要的控制参数就是锅炉水位。目前使用较多的水位控制方法主要是水位计和视频监控联合控制方法，通过脉冲信号和视频信号，控制人员可以直观清晰地对锅炉水位进行监控。但是，这种控制方法并不符合远程化和信息化建设的需求，并且可能受到人为因素的干扰从而产生较大误差。 

　　DCS水位监测设计的基本思路是对比多个水位信号，一般以三个为宜，如果三个信号都正常且处于合理范围，则取三个信号的中值进行输出；如果一个信号有误，择取另外两个信号的平均值进行输出；如果两个信号有误，择取剩余的信号作为输出。 

　　3.4 DCS锅炉水位自动控制设计 

　　锅炉运行是否正常和水位情况具有紧密联系，传统的水位控制方式主要是通过手动调节来加水和排水以保证锅炉水位处于正常范围。手动调节的方式精度很低，和DCS系统不能进行有机结合。而且人为因素对水位控制的影响很大，对锅炉运行的安全存在不小的影响。 

　　水位控制的设计思路是利用物质守恒的基本原理，进水总量应该与蒸汽和汽包水位总量达成平衡。如果进水量超出汽包水量，则需要缩减进水量；如果进水量低于汽包内水量，则应该提高进水量。此外，为了在某些情况下进行手动控制，可以在DCS系统中设置OFF，处于OFF状态则可以进行手动控制操作。 

　　4 结语 

　　通过集控系统对火电厂的生产运行进行自动化控制，是其发展过程中的必由之路。实现集控运行需要结合火电厂现有的控制系统，整合各方资源进行改造设计，充分利用已经存在的控制系统实现集控运行。 

　　参考文献 

　　[1] 赵昊伟.小型火电厂自动化集控系统的设计与实现 

　　[D].电子科技大学，2013. 

　　[2] 沈忠慰.试论火电厂集控运行技术[J].科技创新与应用，2013，（32）. 

　　[3] 王长军.关于火电厂集控运行技术的研究[J].中国高新技术企业，2014，（10）.