火力发电厂智能化研究及关键技术

火力发电厂智能化研究及关键技术

郭亚强

古交西山发电有限公司，山西省太原市古交市，030200

   摘要：在时代与科技技术迅猛发展的背景下，电力事业也迎来智能化时代。当前火力发电厂取得突出的发展成就，其中火电厂建设有重要的作用，在整个阶段需要注意的是做好具体的问题分析工作，探究切实可行的管理对策。在火力发电厂智慧管理的过程中，受到各种因素的影响，存在不同程度的问题，需要注意的是明确对应的优化管理对策，实现创新和进步。基于此，本文主要针对火力发电厂的智能发电及关键技术展开研究，先阐述了智慧电厂与智能发电的研究方向，如燃烧控制实现智能化、电厂巡查实现智能化、燃料信息互动实现智能化等等，然后又提出了几点切实可行的关键技术，如智能燃烧控制技术、智能巡检技术和智能预警、诊断技术，通过以上技术，促使电力行业更好地发展。

        关键词：火力发电厂；智能化；关键技术

        1火力发电厂智能发电的研究方向

        1.1燃烧控制实现智能化

        在燃用化石燃料、生物质等火力发电厂的运行过程中，离不开燃烧设备，以锅炉、燃气轮机为代表的燃烧控制情况与运行效率产生直接的影响，直接关系到发电厂的生存发展。对于燃气轮机电厂来说，燃气轮机发电厂辅机设备较电站锅炉少、自动化程度较高，燃烧的自动控制较成熟。电站锅炉燃烧方面自动化的实现，主要就是在锅炉中应用智能技术，通过系统检测锅炉燃烧状况，并凭借检测结果来控制锅炉的排放参数和炉内温度以及含氧量参数等等，而且还能做到科学的合理分配，进而来优化以上这些参数，使得锅炉燃烧其控制方面实现智能化控制，为此再来对锅炉的燃烧效率进行控制，促使锅炉的运行水平获得提高[1]。

        1.2电厂巡查实现智能化

        电厂运行的水平与人们的生产和生活是有一定联系的，并且还非常的紧密，能提供大量的电力，并起着支撑的作用，但是在电厂实际运行中，很容易出现一定的问题，使得机器设备产生故障。针对这种情景，对于以往人力巡查的方式来说，针对比较小的问题是难以发现的，不能准确来判断故障，尤其是运行风险的估计。而使用火电厂，省去了人力巡查这一步骤，主要就是利用智能技术，使得电力巡查发展朝着智能化方向发展，如果电厂各种设备在运行时，出现了细小的问题，还能检查出来，并进行判断和处理。所谓的智能化巡查就是对电厂三维建模，其中主要就是充分利用计算机技术和三维空间定位技术，对电厂中各类设备实现可视化，并与图像识别技术和无线通信技术相结合，其设备和管道以及隐蔽工程信息等方面实现可视化，使得巡查的效果获得提高，在其故障中如果存在安全的隐患还能及时发现，将报警装置进行启动，排除隐患，防止对电厂的正常运行产生一定影响。

        1.3燃料信息互动实现智能化

        对于电厂来说，在实际运行的过程中，在各类信息方面，需要实现信息互动，并对各类信息开展互动调整，这主要就是结合信息的具体情况，还有电厂运行实际情况，其中离不开电厂燃料，因为在电厂运行的过程中，此燃料作为必需品，燃烧效率与电厂的运行效率会产生直接影响，直接关系到电厂的经济效益。比如：通常情况下，电厂在运行的过程中，必需要使用煤炭，而且使用的量还比较大，这就需要对堆放燃煤场所信息综合进行收集，进而再结合所收集的信息来对电厂运行情况进行调整。现阶段，通过对火电厂的建设，针对以上问题能得到解决，其中这主要就是通过可视化技术和图像识别技术，针对燃煤场所的管理等方面，实现4D管理模式，并且结合电厂的实际情况，来调整燃煤堆放场所，在布局方面，使得其更加科学化，而且对于燃煤场所和电厂锅炉来说，实现两者之间信息互动和交流，进而促使电厂煤炭燃烧的效率获得提高，实现电厂更好的发展[2]。

2火力发电厂智能技术的应用

        2.15G通信技术概述

        5G（5-Generation）是第五代信息通信技术的缩写，它是最新一代的通信技术，与传统的4G网络一样是数字蜂窝网络，具有如下特点：传输速率高，可以达到Gbit/s；延时低至1ms左右；网络容量大，可连接更多的设备；频谱效率高达LTE的十倍之多；系统智能化水平高。5G的特点可以使其在带宽需求大的、低延时和多设备连接的网络中应用。在火电厂中对这些均有需求，因此在火电厂中应用5G技术是非常必要的，目前有些应用场景下已经实现5G的应用。

        2.2智能巡检技术以及智能预警、诊断技术

        在电厂的不断发展过程中，很多电厂开始使用智能机器人完成巡检工作。智能机器人中结合了GPS定位系统、传感器技术、RFID技术、信息技术、图像识别技术以及机器人技术等，实现智能化的巡检，从而提高电厂巡检的效率。随着各种智能化技术的不断创新，在机器人巡检中也逐渐使用智能预警技术以及故障诊断技术，通过分析检测出来的震动信号，对电厂各种机器设备的运行情况进行精准的判断，并对判断的数据进行研究和分析，对电厂的整体运行进行综合性的评估，从而及时发现其中存在的安全隐患，再利用故障诊断技术以及故障分析技术，实现电厂运行过程中的智能化检测、诊断、预警等，不管是已经发生的故障，还是潜在的安全隐患，都会上传至信息控制中心，方便设备维护人员展开维修，将损失降低，保证电厂的运行安全性。例如利用智能预警和诊断技术，能够对设备进行智能化的检测，发现其中的安全隐患，并结合检测的数据分析出问题具体的所在位置以及问题的大小，及时解决。另外，还能够实现电厂运行的动态监控，对电厂的负荷情况、能耗情况以及燃料的使用情况进行整理和分析[3]。

        2.3管理技术

        在当前的电厂集散控制管理系统中，可以对电厂的生产过程进行远程控制和管理。管理人员只需要利用计算机就可以对电厂的各个生产环节进行控制，这主要是因为在电厂计算控制管理系统中对管理技术进行了充分运用。在对管理技术进行应用时，需要对电脑端进行充分利用，电脑端除了包括电厂的监控室之外，还包括无线网系统。利用无线技术可以在任何地点对电厂的生产状况进行具体了解，并且可以将每一个电脑移动端设备利用无线网络接入到集散运行系统中。随着计算控制系统管理技术的进一步发展，利用无线网可以对信息进行共享，保证信息传输效率和传输的准确性，还能够促进电厂服务的多元化发展，对提高电厂的服务水平也有重要帮助。

        2.4分散控制系统与厂级监控信息系统的融合

        要构建智慧电厂智能控制平台，使控制系统具有自分析、自诊断、自学习、自适应的能力，必然要对设备运行状态进行分析、对设备和系统的性能进行计算、对各个系统的耗差进行经济分析，才能对各设备的运行进行优化，实现设备和系统具有自分析、自诊断、自学习、自适应能力的目的。目前，火力发电厂的这些分析功能都是在厂级监控信息系统中实现的，根据当前分散控制系统和厂级监控信息系统的设计规定，这些对设备和系统的运行数据进行分析计算的结果是不能传输到控制层参与自动控制的，对设备和系统的运行优化是通过人员干预来实现的。因此，要使控制系统具有“思考”的功能，必须对分散控制系统和厂级监控信息系统的设计内容进行系统的规划，将性能计算、耗差分析、设备的运行优化等功能移植到生产控制系统中去，使得通过大数据智能分析的结果参与机组的自动控制当中，从而使得发电的“大脑”更加智慧。

        2.5工控系统信息安全技术

        对于智慧电厂工业控制系统信息安全来说，在其设备和系统等方面，能为其可用性和完整性提供重要保障，在此基础之上，使得智慧电厂控制水平获得提高，确保管理系统正常运行，防止黑客人侵的现象发生，进而避免给发电厂系统带来事故。在智慧电厂工业控制系统中，其主要的特点就是可管和可控，所谓的可管指的是来优化智能电厂信息安全管理机制，进而使得其领导的水平获得提高，建立健全防护管理制度。所谓的可控主要针对的是网络边界安全防护水平，提高其防护水平，并将系统安全域划分工作落实到位，为满足各网络设备对安全域保护要求提供重要保障。

        2.6场总线技术

        在火力发电厂的生产过程中，现场总线技术是应用比较普遍的技术类型。现场总线技术的主要功能是将数据监控、机组控制、智能化运行控制等功能进行集中管理。对该技术进行应用能够有效提高电厂的生产效率，促进电厂经济效益的提升。在对现场总线技术进行应用的过程中，需要对计算机技术以及通讯技术进行充分结合，然后根据火电厂机组设备的具体运行情况，对机组设备进行综合控制运行。现场总线技术的主要应用优势是简单方便，可以对基础设备进行远程控制，能够提高基础设备的运行效率。

        结束语

        随着信息技术的不断发展，也使得智能技术得到了发展，电厂也朝着智能化的方向发展。对于火电厂智能发电来说，其发电方面，以实现高效和清洁以及环保为目标。而且通过火电厂智能发电关键技术，一定程度上体现出火电厂的价值，使得以往传统电厂的运行方式方生改变。火电厂还处于建立样板的摸索阶段，还没有统一的智慧标准，同时也面临投资增加、可靠性等问题，还需要不断探索。

参考文献

[1]宋鹏，陶丁，王鹏．桌面云在智慧电厂数据中心建设中的应用与研究［J］．山西电力，2019（1）：31-34.

[2]瞿水华,郭钊杰,许乐飞.5G技术在智能电网中的实践和验证[J].供用电,2021,5.

[3]范炜,杨澍彬,李仁杰.5G技术浅析[J].中国有线电视,2021,3.