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 《東方自動化》

  作者：侯子良 侯云浩

  摘要：本文回顧了“改革開放”三十多年火電廠自動化快速發(fā)展的歷史，論證了當前火電廠自動化必須繼續(xù)快速發(fā)展的必要性，并提出了21世紀第二個十年火電廠自動化五大發(fā)展目標。作者認為，自動化人適時提出規(guī)劃目標，以及具有鼓動性的口號是當好領導參謀，并在其全面領導下推動火電廠。

   一、火電廠自動化發(fā)展回顧

    1978年黨中央提出“改革、開發(fā)”政策30多年來，每十年火電廠自動化有一個明顯飛躍，并完成相應的一個歷史任務。

   20世紀八十年代是火電廠自動化打開大門的十年。以引進平圩、石橫技術為標志，在痛苦的思想斗爭中艱難前進。

   20世紀九十年代是發(fā)展DCS為標志的十年。DCS從試點、推廣到成熟，以平圩、石橫為代表的世界先進技術逐步得到消化，思想逐步開放。隨之，我國火電廠自動化技術水平也逐步達到和接近世界先進水平。

   21世紀第一個十年是以發(fā)展SIS為中心實現(xiàn)全廠網絡化的十年。1997年電力規(guī)劃設計總院發(fā)布《2000年火電廠自動化》，提出了發(fā)展SIS和MIS，以及輔助車間集中控制的全廠管控網絡化以及監(jiān)控物理分散等目標，經過十年努力我國火電廠自動化和信息化技術有所創(chuàng)新，并進入了世界先進行列。

    目前我們已經進入21世紀第二個十年，我們的目標是什么？火電廠自動化發(fā)展向何處去？我們必須討論和清晰的回答這個問題，否則裹足不前和慢慢來的傾向必然會在決策層中蔓延。

    二、火電廠自動化必須繼續(xù)快速發(fā)展

   當今世界處于一個低碳、環(huán)保的時代，火電廠節(jié)能降耗、低NOx排放以及燃煤摻燒降低成本等等已經成為火電廠生存的命門，如何更快的發(fā)展自動化和信息化，適應這些新的更高的要求，已成為比歷史上任何時候更加緊迫的客觀需要。

   其次，雖然我國火電廠自動化取得了長足的進步，但是在許多方面不盡人意，某些方面與先進國家技術相比尚有差距，許多方面仍然滿足不了當今時代對火電廠自動化的要求，例如：

   1）火電機組運行優(yōu)化控制技術基本上是空白。據(jù)某廠600MW機組實際運行數(shù)據(jù)評估顯示，僅運行優(yōu)化的節(jié)能潛力就高達2-4%，即6-12g/kwh。

   2）控制系統(tǒng)的優(yōu)化尚有較大差距。與日本和德國相比，我國實現(xiàn)機組自啟?？刂疲ˋUS, Automatic unit start-up and shut-down system）寥寥無幾，一個電廠能否真正實現(xiàn)AUS（包括FCB和RB)，這是衡量各大控制系統(tǒng)是否達到優(yōu)化的標志，這必定會影響機組的安全經濟運行。

   3）監(jiān)測系統(tǒng)存在空白點，這也會危及電廠安全穩(wěn)定運行。例如，由于沒有爐膛出口煙溫的檢測手段，導致爐膛出口嚴重結焦掉焦而砸爆爐底，甚至造成重大人員傷亡事故等。

   綜所上述，火電廠自動化必須繼續(xù)快速發(fā)展，必須對未來，特別是21世紀第二個十年火電廠自動化發(fā)展趨勢、目標及任務展開廣泛研究，制定21世紀第二個十年我國火電廠發(fā)展目標。

   三、21世紀第二個十年火電廠自動化發(fā)展目標探討

   總結歷史，研究趨勢，作者認為21世紀第二個十年火電廠自動化應向下列五大目標前進：

   1）以發(fā)展AUS為綱，完善和優(yōu)化自動化系統(tǒng)

   火電機組AUS的應用是傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)的最高水平，在這方面日本和德國火電廠處于世界領先水平。AUS（包括FCB、RB）的成功實現(xiàn)標志著整個自動化系統(tǒng)的完善化（優(yōu)化）程度。因此，今后十年我們應抓住AUS功能成功應用這個綱，推動整個自動化系統(tǒng)的優(yōu)化和完善，趕超世界領先水平。

    2）大力提高電廠智能化程度，建設智能化電廠

   智能化（Smart）是當今世界技術發(fā)展趨勢，智能電網、智能家電……等風起云涌，智能化是現(xiàn)代最富活力的生產力，具有非常強的號召力。

   所謂智能化電廠（Smart power plant）是建立在先進的傳感器和執(zhí)行機構技術（包括現(xiàn)場總線和無線通信的測控設備）、現(xiàn)代信息處理和通信技術，以及先進的控制方法和分析決策技術的應用基礎上，是電廠信息化過程中進入較廣泛地應用模糊邏輯、神經網絡、專家系統(tǒng)、人工智能、遺傳算法、自組織控制以及數(shù)據(jù)挖掘等“智慧化（Smart）”控制和分析決策技術對信息進行處理和加工，使最大限度達到安全、高效和環(huán)境友好的最優(yōu)化狀態(tài)的電廠。為此建議：

   a）從戰(zhàn)略高度出發(fā)，繼續(xù)推廣應用現(xiàn)場總線技術，廣泛應用現(xiàn)場總線智能化測控設備，提高過程信息采集的安全性和現(xiàn)代化管理水平。

   應探索無線通訊技術在電廠中的應用，例如，利用無線通訊技術作后備，提高水泵房監(jiān)控安全性，防止全廠停電事故等。

   b）發(fā)展智能化安全監(jiān)控，徹底改變單一參數(shù)顯示和簡單報警的落后傳統(tǒng)技術，盡可能使信息經人工智能、邏輯推理以及數(shù)據(jù)挖掘等技術，將眾多相關數(shù)據(jù)進行加工，明確向運行人員指出機組運行中的問題及潛在危險，提出處理意見，甚至最終達到發(fā)出處理事故的控制指令。

   c）發(fā)展燃燒優(yōu)化、熱力系統(tǒng)優(yōu)化等智能化控制和管理技術，盡快使這些技術達到工程化應用。

   四、建立廠級控制系統(tǒng)，重構全廠自動化和信息網絡結構，建立與電廠智能化相適應的平臺。

   廠級控制系統(tǒng)（Plant Supervisory Control System PSCS）是作者年初提出的概念（文獻1），它不同于SIS概念，PSCS是為值長和單元機組運行人員在線服務的實時性要求很高的DCS上一級控制系統(tǒng)（或上一級DCS），實現(xiàn)廠級的監(jiān)視和控制（例如機組負荷優(yōu)化調度），以及機組級的需要復雜運算和處理的上位智能監(jiān)視和控制的任務。
PSCS與SIS的相同點是兩者都是為火電廠實時生產過程服務的系統(tǒng)，而差異主要是：

   1）應用功能 PSCS屬于控制系統(tǒng)范疇，而SIS屬于控制信息系統(tǒng)范疇。

   2）服務對象 PSCS是值長和運行人員，而SIS是從事運行管理的領導、專工，同時也為值長和運行人員服務。

   3）實時性 PSCS實時性要求高，基本上與DCS相當，而SIS主要用于后臺非連續(xù)監(jiān)控分析研究，實時性要求介于MIS和DCS之間，當SIS的廠級優(yōu)化調度功能移至PSCS后，其實時性可與MIS相當。

   4）可靠性 PSCS與單元DCS一樣屬于I級安全區(qū)，而SIS屬于MIS和DCS間的II級安全區(qū)。

   火電廠建立PSCS后，全廠網絡結構將需要重構（圖1）,全廠部分功能將需要重新進行優(yōu)化分配，以保證電廠發(fā)展智能化有一個優(yōu)化結構的硬件平臺。
  
                    

  五、提高憂患意識，完善相關安全技術

   日本核電廠嚴重核泄漏事故，我國現(xiàn)代化高鐵的相撞事故，石化企業(yè)的爆炸、漏油事故，嚴重的礦難事件以及電廠掉焦大量人員傷亡事故，向我們敲起了警鐘，要居安思危，認真尋找潛在的事故隱患：

   DCS故障的后備措施以及目前的應對辦法安全嗎？

   重要公用系統(tǒng)（例如循環(huán)水泵房）控制設計是否有導致全廠停機的隱患？

   安全監(jiān)控儀表不完善，例如，爐膛出口煙溫不監(jiān)控會否再次發(fā)生重大的掉焦，爐底爆裂甚至人員傷亡事故。

   汽包水位測量系統(tǒng)良莠不齊，隱患不窮，甚至不以為然，是否需要盡快出臺具有一定范圍強制性的汽包水位測量技術標準。

   電力行業(yè)如何對待世界范圍內正在迅速發(fā)展的安全儀表系統(tǒng)。

   計算機網絡已經滲透到控制系統(tǒng)的每個角落，火電廠網絡安全方面我們投入了足夠力量有組織的去研究了嗎？
凡此種種，不一一羅列。

   目前，阻礙火電廠安全技術發(fā)展的原因除了缺乏一定的憂患意識外，事故的遮遮掩掩和相互間保密也是一個重要原因，這也需要制定相應的規(guī)定去解決這個問題。

   六、推動特殊關鍵測量設備的工程化

   隨著火電廠對自動化系統(tǒng)要求的提高，傳統(tǒng)的一些基本測量設備已不能滿足要求，開發(fā)商日益關注那些特殊測量原理的關鍵測量設備，例如：

   煤質分析（或辨識）

   煤粉細度分析

   風粉混合物濃度

   飛灰可燃物濃度

   爐膛煙氣聲波測溫

   這些測量設備對于進一步優(yōu)化燃燒和提高運行安全性起著十分重要作用。但是，這些測量設備在電廠中用量很少，而開發(fā)的技術難度大，投入多，因此長期來均處于科研階段，隨著人們對其緊迫性認識的提高，以及科技的進步，已有不少產品開始推向市場，我們要謹慎的、有選擇的將那些經實踐證實成功的產品推廣到工程中應用，相信21世紀第二個十年也應當是一些特種關鍵測量設備進入工程化應用的十年。

   七、結束語

   歷史經驗證明，火電廠自動化的發(fā)展必須得到領導的支持，而作為自動化人必須適時提出指導火電廠自動化向前發(fā)展的目標，以及鼓動性的口號，做好領導的參謀。如當年提出“2000年火電廠自動化"用于指導了21世紀第一個十年火電廠自動化發(fā)展那樣，當前，電力行業(yè)機構以及各大電力集團應不失時機制定21世紀第二個十年電力行業(yè)的和電力集團的火電廠自動化發(fā)展規(guī)劃。

  作者此文值乃拋磚引玉，僅供參考。