电厂热控自动化系统运行的稳定性

电厂热控自动化系统运行的稳定性

方国威

晋能控股集团山西电力股份有限公司河津发电分公司 山西河津 043300

摘要：电厂热力自动化控制系统是当前电厂运行主要用控制系统，涉及了现场设备、中间设备、控制设备多个模块，其运行稳定性关乎电厂整体运行效益。因此，文章以某电厂热控自动化系统为例，对其运行稳定性进行了评估，并提出了几点提升对策。

关键词：电厂；热控；自动化系统

前言：在我国电力事业呈现阶跃式发展的态势下，电厂热力自动化控制系统的优良作用愈加显著。特别是在社会各行业电力资源需求量持续上升的背景下，现有电力热工自动化控制系统可随着厂区生产负荷与运营参数的提升，发挥发电机组调节管控、生产危机搜寻处理作用，最大限度减少生产系统运行风险。但是，在电力热力自动化控制系统长时间运行阶段，因各种不确定性干扰因子的存在，导致其运行稳定性受到了冲击。基于此，探究电厂热力自动化控制系统运行稳定性提升对策就具有非常重要的意义。

1. 电厂热控自动化系统运行的基本情况

某电厂#1网为大规模直供网，热力工况调节难度较大，直接影响了末端用户供热质量，同时伴随换热首站混水泵、中继泵电力能源损耗处于较高的水平。为了满足热负荷自动化控制需求，该电厂拟利用自动化控制技术，构建热力自动化控制子系统。构建的热力自动化控制系统包括单回路反馈调节子系统、燃烧过程自动调节子系统、给水自动调节子系统、单元机组负荷自动控制子系统、蒸汽温度自动调节子系统几个模块。通过上述模块的协调配合，可以自动记录过程输入量、输入/输出变化曲线，判定热工对象动态特性。进而根据热工对象动态特性，进行自动化调整操作。

2. 电厂热控自动化系统运行的稳定性评估及提升对策

1. 评估方法

电厂热工自动化控制系统运行稳定性评估主要凭借系统内单回路反馈调节子系统，通过手动操作，促使工作在所需测试负荷下进行一段时间的稳定运行。进而短时间内变更过程输入量，获得过程输入与输出值的变化曲线即过程的阶跃响应曲线，根据阶跃响应曲线，了解系统运行变化幅值。一般为了保证幅值获取顺利性，需要以阀门流入量最大值的10.00%为基准，进行阀门流入量最大值控制。在生产上限制较为严格时，也可以将阀门流入量最大值控制在5.00%。考虑到被评估过程电工热力自动化控制系统某一选定稳定工况不可避免地出现偶然性扰动，可以重复开展两次或以上的基本响应阶跃扰动分析，规避偶然性干扰对评估结果的不利影响。

2. 评估结果

通过对电厂热工自动化控制系统运行稳定性评估结果进行汇总可知，当前评估对象电力消耗呈现出随日程向高水平发展的态势，与电力行业发展速度加快不无关系。而在电厂电力生产量持续向高水平攀升背景下，热力自动化控制参数类型、数量持续向高水平发展，信号传输问题不可避免。特别是中间接口数量的增多，对信号高速度传输造成干扰，不可避免地造成故障离散增加、控制系统逻辑混乱等干扰、阻却热力自动化控制系统稳定运行的问题^[1]。除此之外，由于当前评估对象检修模式仍然为传统按时检修。在规定时间段完成全部设备检查作业的模式，不仅导致人力资源、物力资源消耗量超标，而且无法发现随机性运行设备故障，甚至会出现局部热力自动化控制元件在检修阶段出现故障，造就机组停机。比如，评估对象#11 300.00MW机组在220.00MW电负荷状态下，汽机保护装置出现轴向位移的保护误动，具体表现为：轴向位移保护方式取决于“二取一”模式判定，加之轴向位移探头性能不佳，造成保护误动。

3. 评估反馈

根据上述评估结果，电厂自动化控制系统运行维护与管理人员可以从热力自动化控制系统元件采购入手，依据生产经验足、设备性能与可靠性要求相符的标准，进行元件采购。在保证热力自动化控制系统元件可靠性的基础上，利用“三取二模式”或者“四取二模式”判断代替以往“二取一模式”判断，规避热力自动化控制系统保护误动情况^[2]。在这个基础上，系统维护人员可以将视线聚焦到辅助机器控制系统运用上，协调热力自动化控制元件通信协议、物理接口之间的关系，保证接口与协议之间平稳无波动运转。现行辅助机器控制系统多需在APS技术支持下运行，APS又可称之为顺序控制系统，为自动化控制系统基础条件，可以降低机组启动/停止时长，提高自动化控制系统反应能力，进而达到降低热力自动化控制系统运行波动幅值的目的。有条件的情况下，运行维护人员还可以引入兼具高灵敏性与智能化的DSH控制系统，同步提高系统控制效率。

鉴于传统规定时间段完成全部设备检查作业的模式缺陷，运行维护人员可以在沿用已有规章制度、维护标准的基础上，强化自动化检查维修工具应用^[3]。即将系统接插件稳定性检查元件嵌入热力自动化控制系统内，随时随地检查系统接插件运行稳定性。比如，为提高控制稳定性，可设定季节变量、时间段变量均为离散量，将风力变量视为一个离散的模糊量，设定“无风”、“有风”三种数值，促使每一个季节每一个时间段下的每一种风力状态在线数值均保存于单独计算控制的数据表内，且每一个时间段具有差异化取值区间。比如，对于ti=1的段而言，平常日、节假日分别为4:00~8:00、4：00~23:00，热力供应量无差异。此时风向光照变量仅经时间段发挥控制功效，通过数据表数目的增加，可以实现热指标修正。具体修正函数为：

-1

-1中， 为季节i（1，2，3，4）、时间段j（1，2）、风力k（1，2）在温度为t时的热指标，风力k（1，2）表示风力的两种状态，季节i（1，2，3，4）表示4个季节，时间段j（1，2）表示两个时间段。在根据-1进行热力控制指标修正过程中，每间隔一段时间可以将特定时刻与输入、输出变量存在联系的在线实时数据均值写入热力自动化控制数据库，并在一定数量温度计分散运作的支持下，将昨日系统内温度插入特定时刻记录内，推算电厂热力自动化控制最优规则，可用于热力自动化控制。最优规则支持下的热力自动化控制流程主要为时间→NC（常闭）→q_ijk→蒸汽流量及调节→供应站。在这个流程中，汽轮机背压排汽为机组供热来源，也是热力自动化控制的主要对象。从热力供应站点采集的实时室外温度、手工输入风力、时间内推算的时间段、季节均可经在线核算获得。进而根据-1得到最佳热力供应指标，结合蒸汽温度、供热面积、蒸汽压力等参数，获得理论层面的蒸汽流量。将理论层面的蒸汽流量与反馈实际蒸汽流量对比后获得硬件调节机构调节蒸汽阀门开度值，达到最佳热力资源供应的目的。

总结：

综上所述，热力自动化控制系统是现代电厂至关重要的组成部分，关乎整体运行效益。在当前电厂热力自动化控制系统运行阶段存在诸多稳定性干扰因子，不仅会造成故障离散增大，而且会引发控制逻辑混乱问题，最终影响系统波动幅值超限。基于此，电厂运行管控人员应恰当利用系统自带子模块，配合手动调节，确定热力自动化控制系统运行稳定性干扰因子，并制定针对性管控措施，规避因热力自动化控制系统运行波动幅值超限对电厂生产效益的不利影响。

参考文献：

1. 王睿宇.电厂热控制自动化系统稳定性问题研究[J].新型工业化,2020(05):17-18.

2. 曹起芳.电厂热控自动化的优化探讨[J].设备管理与维修,2020(19):86-87.

3. 李慧.电厂热控自动化系统运行稳定性提升对策[J].技术与市场,2021(01):143-145.