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　　0引言
　　
　　當前，電力建設飛速發(fā)展，一大批高參數(shù)、大容量的火電廠正在設計和施工。本文根據(jù)近2年國內(nèi)大型火電廠的設計和建設情況，就一些熱點問題，包括"多機一控"控制方式、機組自啟停功能、閉環(huán)優(yōu)化控制軟件、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、空冷控制系統(tǒng)、脫硫控制系統(tǒng)、脫硝控制系統(tǒng)等方面進行了討論，并給出了建議。
　　
　　1采用"多機一控"的控制方式是技術發(fā)展的必然趨勢
　　
　　"多機一控"的控制方式即多臺機組合設一個集中控制室，是國外很多*電廠采用的手段之一。
　　
　　目前國內(nèi)大型火電廠大多采用二機一控方式，也有部分采用一機一控方式，其主要原因是:一方面，早期建設的電廠機組控制水平較低，現(xiàn)場至控制室需要引接大量的控制電纜;另一方面，控制室離現(xiàn)場越近，機組運行人員巡檢越方便，因此控制室不宜離機組太遠。
　　
　　但是，隨著計算機、通信和網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，控制系統(tǒng)人機界面與電子機柜之間的遠距離傳輸已不成問題，且軟硬件可靠性也越來越高;另外，電廠對自動化水平和運行管理水平的要求也越來越高，因此，對于連續(xù)建設的多臺機組，采用多機一控方式已逐漸成為發(fā)展趨勢。
　　
　　zui近新建的國華寧海電廠4×6OOMW機組和華能玉環(huán)電廠4×1OOOMW機組均按四機一控方式考慮。與傳統(tǒng)的二機一控方式相比，四機一控方式具有明顯的*性。首先，可以減員增效，降低電廠生產(chǎn)運行成本，以華能玉環(huán)電廠的設計比較為例，四機一控的單元機組運行人員至少可以比二機一控方式節(jié)省20人以上，而且采用四機一控方式后，更便于運行人員相互間的交流和支持，并能提高值長的工作效能;其次，四機一控方式僅需1個控制室，而二機一控方式則需2個控制室，同樣以華能玉環(huán)電廠的設計比較為例，采用四機一控方式可以比二機一控方式節(jié)省控制室面積至少15Om2。
　　
　　除了國華寧海電廠4×6OOMW機組和華能玉環(huán)電廠4×1OOOMW機組已按四機一控方式實施外，其他一些連續(xù)建設多臺機組的電廠也在進行多機一控的控制方案研究，有的大型燃機項目例如廣東惠州電廠已做到八機一控。多機一控方式的實施無疑是進一步提高電廠整體運行管理水平的有效手段。
　　
　　2國產(chǎn)大容量機組已開始設計機組自啟停功能
　　
　　機組自啟停是衡量機組自動化水平高低的一個重要方面，國內(nèi)成套引進的機組如華能福州電廠、華能大連電廠、陽城*發(fā)電廠、上海石洞口電廠、山西河津電廠、上海寶鋼自備電廠、上海外高橋電廠等均設計了此功能，且發(fā)揮了較好的作用。
　　
　　前段時間國內(nèi)設計的國產(chǎn)機組一般均未考慮機組自啟停功能，主要原因是國產(chǎn)機組主輔機的可控性無法滿足機組自啟停功能的控制要求，而且由國內(nèi)公司供貨、組態(tài)的電廠分散控制系統(tǒng)（DCS）缺少設計機組自啟停功能的經(jīng)驗。隨著國產(chǎn)機組主輔機可控性的不斷提高，近兩年一些大容量國產(chǎn)機組也逐步開始應用機組自啟停功能。比較典型的例子如華能玉環(huán)電廠4×1OOOMW機組、國電江蘇泰州電廠2×lOOOMW機組、國電雙鴨山電廠2×600MW機組、陽城一廠二期2×600MW機組等項目均按機組自啟停功能進行了設計。但國內(nèi)目前設計的機組自啟停功能并未達到一鍵啟停的程度，以上各項目的設計基本上也是按照機組級、功能組級和子組級、驅動級進行機組順序控制系統(tǒng)的設計并按設置若干斷點方式考慮機組自啟停功能。
　　
　　國內(nèi)設計的機組自啟停功能未考慮一鍵啟停功能，一方面，根據(jù)目前的國情，火電機組的整體控制水平和運行管理水平尚未達到如此高的程度，以前的進口機組即使設計了此功能也很少在實際中應用，即一鍵啟停功能在目前并不是國產(chǎn)機組所必須要的功能;另一方面，國產(chǎn)機組的可控性和設計經(jīng)驗，還未達到一鍵啟停應具備的條件。
　　
　　由于機組自啟停功能的實現(xiàn)不僅需要安全可靠的控制系統(tǒng)做保證，也需要主、輔機和各有關輔助系統(tǒng)的可控性能夠滿足自控要求，因此，若大容量的國產(chǎn)機組需要設置機組自啟停功能，則項目法人和設計院應與各主輔設備供貨商和各工藝專業(yè)協(xié)商，從一次檢測元件、儀表到成套的控制系統(tǒng)應能滿足DCS的整體水平、接口和配置要求，還應確保工藝系統(tǒng)設計和設備招標均能滿足機組自啟?？刂频募夹g要求。
　　
　　3采用閉環(huán)優(yōu)化控制軟件應持慎重態(tài)度
　　
　　機組閉環(huán)優(yōu)化控制軟件與常規(guī)的開環(huán)操作指導優(yōu)化有著本質的區(qū)別。閉環(huán)優(yōu)化控制軟件是電廠過程控制系統(tǒng)在發(fā)展的現(xiàn)代控制理論和決策理論基礎上，與火電廠過程工藝相結合的高技術含量產(chǎn)品。它運用了模糊控制理論、神經(jīng)元網(wǎng)絡控制理論、智能專家理論等*的控制思想，將所優(yōu)化的工藝過程的主要參數(shù)進行采集和處理，經(jīng)優(yōu)化模型運算處理后輸出控制指令，直接控制工藝參數(shù)，從而提高工藝過程的控制精度，提高運行效率和管理水平，具有較好的節(jié)能效果。
　　
　　近幾年，國外閉環(huán)優(yōu)化控制軟件的應用已相當普遍且效益明顯，國內(nèi)一些電廠如準格爾電廠、楊柳青電廠、揚州第二發(fā)電廠等采用了部分優(yōu)化軟件模塊并已發(fā)揮了較好作用。已在電廠得到應用的優(yōu)化軟件主要有:對機組協(xié)調控制的優(yōu)化、對主汽溫控制的優(yōu)化、對燃燒控制的優(yōu)化、對吹灰的優(yōu)化、對主蒸汽/再熱蒸汽減溫噴水量的優(yōu)化、對降低污染排放的優(yōu)化和對機組啟停的優(yōu)化等。例如，國華定州電廠2×6OOMW機組、國華寧海電廠4×6OOMW機組等項目主要是針對機組協(xié)調控制和主汽溫控制的優(yōu)化，楊柳青電廠是針對燃燒控制的優(yōu)化，揚州第二發(fā)電廠2×600MW是針對減溫噴水量的優(yōu)化。
　　
　　目前，閉環(huán)優(yōu)化控制軟件均為進口產(chǎn)品，以上每個閉環(huán)優(yōu)化控制軟件項目的投資都達數(shù)百萬元，盡管這些投資可以在短時間內(nèi)收回，但一次性投資仍然較高。另外，有的閉環(huán)優(yōu)化控制軟件缺少動態(tài)尋優(yōu)功能，*值靠選取試驗室試驗結果或理論計算結果，不能跟蹤實際生產(chǎn)參數(shù)的變化，數(shù)據(jù)可靠性差，因而優(yōu)化效果難以達到設計要求。因此，是否采用閉環(huán)優(yōu)化控制軟件應持慎重的態(tài)度。
　　
　　若投資方支持設計閉環(huán)優(yōu)化控制軟件，則設計院應在調查研究的基礎上與項目法人進行充分協(xié)商，提出適合工程實際情況的設計方案。
　　
　　4推廣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)尚為時過早
　　
　　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）是隨著計算機、通信和儀表智能化技術的不斷發(fā)展而在DCS基礎上開發(fā)出的新一代控制系統(tǒng)。目前，華能玉環(huán)電廠4×1000MW機組在化學水處理系統(tǒng)采用了FCS，國華寧海電廠4×6OOMW機組在開式循環(huán)水系統(tǒng)和閉式循環(huán)水系統(tǒng)的電動門控制中局部采用了FCS,山東萊城電廠2×3OOMW機組在400V電動機控制中局部采用了FCS。
　　
　　盡管FCS具有可以節(jié)省大量控制電纜、大幅度減少安裝施工和維護工作量等特點，但是，由于FCS尚處在發(fā)展之中，目前上尚無大型機組全面應用FCS的成熟業(yè)績，而且由于大型火電機組本身的控制非常復雜且需要集中協(xié)調，若合并計算與FCS相配套的就地儀表與執(zhí)行設備費用，采用FCS的整體造價較昂貴，因此，目前尚不具備全面推廣FCS的應用條件。
　　
　　鑒于輔助系統(tǒng)的控制對象相對較分散且多為簡單控制系統(tǒng)，在條件允許時，采用FCS是比較理想的方案。因此，若投資方和項目法人支持，可以先在局部輔助生產(chǎn)系統(tǒng)應用FCS技術，即在有條件的情況下，可先在化學水處理系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、除灰除渣系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng)等輔助車間采用FCS。
　　
　　5空冷控制系統(tǒng)納入單元機組DCS已具備條件
　　
　　對于北方缺水地區(qū)如山西、內(nèi)蒙古等地，新建大容量高參數(shù)的發(fā)電機組均要求采用空冷機組?？绽溆兄苯涌绽浞绞胶烷g接空冷方式，目前采用直接空冷方式較多。早期引進的空冷機組，由于不了解其工藝系統(tǒng)和控制策略，一般都采用儀表與控制系統(tǒng)隨工藝系統(tǒng)成套供貨的方式，而將空冷島作為一個獨立的輔助車間，在空冷島進行就地控制。隨空冷島供貨的空冷控制系統(tǒng)大多為可編程序控制系統(tǒng)。
　　
　　隨著大同二電廠2×6OOMW機組等項目的建設，實踐證明空冷系統(tǒng)的運行直接與機組密切相關，將空冷控制系統(tǒng)納入機組DCS是可行的。大同二電廠2×6OOMW機組采用的建設模式是:空冷控制系統(tǒng)仍由空冷島供貨，且空冷島承包商在技術上對空冷控制系統(tǒng)負責，采用與機組DCS相同的硬件并與機組DCS連接。大同二電廠2×6OOMW機組擴建工程、內(nèi)蒙古上都電廠2×6OOMW機組擴建工程等項目已采用相同的建設模式，內(nèi)蒙古烏拉蓋2×6OOMW機組等項目也將采用該模式。
　　
　　除大同二電廠2×6OOMW機組等項目的建設模式外，目前有的項目正在嘗試采用直接將空冷控制系統(tǒng)納入機組DCS的建設模式?？绽鋶u承包商僅負責就地儀表和執(zhí)行設備的供貨并向機組DCS提供控制策略和控制邏輯，由機組DCS統(tǒng)一完成空冷控制系統(tǒng)的設計組態(tài)。國內(nèi)將采用該建設模式進行建設和正進行前期準備工作的項目有:山西漳山2×6OOMW擴建工程、山西柳林二期2×6OOMW工程、河北龍山電廠2×6OOMW工程、內(nèi)蒙古霍林河電廠2×6OOMW工程、內(nèi)蒙古科佑中電廠2×60OMW工程、內(nèi)蒙古和林電廠2×6OOMW工程、內(nèi)蒙古朱家坪電廠2×6OOMW工程等。
　　
　　6采用脫硫分散控制系統(tǒng)是目前脫硫設計的主流
　　
　　作為控制煙塵硫化物排放的主要環(huán)保項目，目前國內(nèi)新建大機組基本上都設計有煙氣脫硫系統(tǒng)，脫硫系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計已成為大機組電廠自動化設計的一個重要內(nèi)容。
　　
　　由于脫硫工藝多種多樣，為便于討論，本文僅就目前國內(nèi)采用zui多的濕法石灰石-石膏脫硫系統(tǒng)的控制方式進行論述。國內(nèi)早期建設的脫硫項目如隨主機組配套引進的華能珞磺項目，基本上都是在就地設置獨立的脫硫控制室，并采用獨立的控制系統(tǒng)實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的控制。由于脫硫控制系統(tǒng)是隨工藝系統(tǒng)配套供應的，故有的脫硫控制系統(tǒng)采用DCS，有的采用可編程序控制系統(tǒng)。近幾年，國內(nèi)一些環(huán)保工程公司已具備國內(nèi)總承包建設脫硫系統(tǒng)的能力，相應的脫硫控制系統(tǒng)設計也已開始由國內(nèi)總體設計院或總承包商負責。
　　
　　近幾年，脫硫控制系統(tǒng)的設計可以從兩方面進行總結:一方面是脫硫控制點的設置即所采取的控制方式，另一方面是脫硫控制系統(tǒng)方案。目前脫硫控制點的設置基本上有以下幾種方案:方案1是設置獨立的脫硫就地控制值班室，控制1套、2套或4套脫硫工藝系統(tǒng);方案2是脫硫系統(tǒng)與除灰渣系統(tǒng)合并控制室;方案3是脫硫系統(tǒng)在機組主控制室進行監(jiān)控;方案4是將脫硫系統(tǒng)與輸煤系統(tǒng)等其他輔助系統(tǒng)合并就地控制室;方案5先在就地脫硫電控樓設置就地控制室進行過渡（在脫硫系統(tǒng)調試、啟動運行初期、巡檢時用），然后引入機組主控制室迸行控制，是一種遠近期結合方案。以上各方案各有優(yōu)缺點。方案1設計簡單，方案成熟，運行可靠，但需要單獨的運行值班人員;方案2、方案3、方案4在設計配合上工作量較大，但由于是合并值班，可以減人增效，受到多數(shù)運行單位的歡迎;方案5則兼顧了建設和運行的特點，是一種比較靈活的設計方案。具體設計方案的選擇應與電廠實際運行管理模式和人員的素質相結合。相對而言，目前采用較多的控制方式是方案2，即脫硫系統(tǒng)與除灰渣系統(tǒng)合并進行控制。
　　
　　就脫硫控制系統(tǒng)的配置而言，目前除少量項目采用可編程序控制系統(tǒng)外，大多數(shù)項目均采用DCS。采用可編程序控制系統(tǒng)的項目一般是與其他輔助系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)后統(tǒng)一進行控制，該方式主要應用于華北地區(qū)，如大唐王灘2×6OOMW工程。采用DCS的項目很多，具體的配置方案因脫硫機組的臺數(shù)及工藝系統(tǒng)的變化而相差較大。以2臺機組脫硫為例，有的項目是2臺機組脫硫合設一套DCS,有的項目是1臺機組脫硫各設一套DCS，公用部分采用DCS公用網(wǎng)絡。在條件允許時，脫硫DCS應采用與機組DCS相同的軟硬件。由于前幾年對脫硫項目的運行要求不是很高，在脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可以走旁路系統(tǒng)，因此，為節(jié)約投資，較早建設的脫硫系統(tǒng)如貴州安順電廠2×3OOMW機組便是2臺機組脫硫合設一套DCS。隨著環(huán)保要求越來越高，以后脫硫系統(tǒng)的停運有可能會聯(lián)鎖停機組，若2臺機組脫硫合設一套DCS時，DCS一旦故障，就有可能引起2臺機組同時停機。因此，如何合理地配置DCS，是設計院在脫硫控制系統(tǒng)設計時需要重視并認真研究的問題。
　　
　　7脫硝系統(tǒng)宜由單元機組值班人員統(tǒng)一監(jiān)控
　　
　　隨著國家對煙塵排放標準的要求越來越嚴格，目前一些新建電廠已陸續(xù)開始建設脫硝裝置，如國華臺山電廠一臺600MW機組、國華寧海電廠一臺600MW機組、華電長沙電廠2×6OOMW機組、福建廈門嵩嶼2×3OOMW機組、國電天津東郊熱電廠2×3OOMW機組等項目已開始設計和實施脫硝項目。
　　
　　脫硝的方式很多，有燃燒控制脫硝技術和煙氣脫硝技術等，煙氣脫硝技術又有選擇性催化還原法（SCR）和選擇性非催化還原法（SNCR）等。鑒于SCR具有安裝在鍋爐尾部而對爐膛影響小、脫硝效率高、氨逃逸率低等優(yōu)點，目前國內(nèi)設計的脫硝裝置基本上均采用SCR?？紤]到目前加裝脫硝裝置一般都不設旁路，脫硝裝置的運行與鍋爐的運行密切相關，故脫硝裝置的運行監(jiān)控由單元機組值班人員來完成是比較合理的。
　　
　　福建后石電廠是目前國內(nèi)已投產(chǎn)的設有脫硝裝置的大容量引進電廠，該電廠的脫硝裝置就是由單元機組DCS來直接監(jiān)控的。對于目前正在設計的國產(chǎn)大容量機組，脫硝裝置能否直接納入單元機組DCS，受到一些因素的限制:一方面，脫硝裝置的控制具有一定的特殊性，另一方面，項目所選DCS的供貨商不一定具有對脫硝裝置進行控制的業(yè)績和經(jīng)驗，而生產(chǎn)脫硝裝置的供貨商又往往固定有其熟悉的控制伙伴。因此，將脫硝裝置直接納入單元機組DCS進行控制尚需要進行一段時間的研究和實踐后才能下結論。但是，有一點可以明確的是，即使由脫硝裝置配套獨立的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)也應與單元機組DCS進行接口連接，通過DCS操作員站對其進行主要的監(jiān)控。
　　
　　8結語
　　
　　本文針對2年來全國新一輪大型機組自動化設計中大家普遍關心的熱點問題進行了討論，并就每個問題給出了目前階段應掌握的原則和符合我國國情的設計方案建議。隨著一大批工程的建設和相繼投產(chǎn)，目前有些不成熟的技術將逐漸發(fā)展，并得到普遍推廣應用。