电力工业自动化的发展.docVIP

电力工业自动化的发展 1? 前言 ?????? 由于我国近年来电力求大于供及国际上数次大规模停电事故，所以电力工业倍受人们瞩目。我国俗称电力工业为先行官，其先导产业、支柱产业、基础产业的地位，注定它目前处于飞速发展的阶段。??????近年来我国发电总装机容量连续9年居世界第二，仅2004年一年装机就达5100万kW，预计2005年新装机为6500万kW，到2005年底，全国总电力装机容量将达到5亿kW。相应电力工业自动化也有了长足的进步。?????? 远在蒸汽机时代的汽机机械调速器、锅炉的热工测量仪表及就地式调节器和电气时代初期的励磁调节器的应用，开创了自动化技术和电力工业自动化的先河，而后随着发电厂、输电线路和配电的发展，逐渐形成了发电、输电、配电三大系统，相应出现了电厂自动化系统、输电自动化系统、配电自动化系统。?????? 从流程工业（过程控制）来看，电力工业与石油化工、冶金等行业一样，也是连续流程，并以热工量的控制为主，不同的是产品为“无形”的电能，其产品指标是交流电的频率、电压、电流、功率、波形等，而且这种产品便于输送，但“现产现用”，所以它的自动化与其它流程工业自动化有共性，也有个性。?????? 一般流程工业，是改变原料的化学、物理性能，生产出工业材料、燃料等产品，在生产中消耗大量的能量；而电力工业是以改变能量形式为目的，生产中消耗能量转变成电能的效率，就成为主要指标。和其它行业一样，电力工业关于环境保护方面的要求，同样非常重要。?????? 电力工业自动化所使用的自动化设备，也随着主工艺设备及元器件的发展而经历了几代，系统功能的划分也在不断变化，本文将以近20年来电力工业自动化所使用的计算机系统以及控制策略为主进行阐述。???????2005年6月英维思过程系统部（IPS,Invensys Process System）在北京举行了“优化公司资产，改进工厂绩效——21世纪的强大技术”的展示会，对电力、炼油和石化、石油和天然气3个行业进行了深入交流，本文将结合其中有关部分进行阐述，以充实对国际电力工业自动化水平的了解。 2???电厂自动化系统 ??????? 火电、水电、核电为3种类型的电厂，本文仅以火电厂自动化系统为主进行阐述。火电厂有锅炉、汽机、发电机3部分，本文仅论述燃煤锅炉。2.1?? 火电厂锅炉??????? 它是最主要的控制对象。锅炉的形式有多种，从产生的蒸汽参数来分，中参数锅炉（2~4MPa，385~450℃） 对应6000~25000kW发电机组，目前只作备用电源、开工锅炉、热电联产用；高参数锅炉（10MPa、540~570℃、5万kW）在火电厂基本不发展；超高参数锅炉（14MPa、540~570℃、10~20万kW）目前火电厂正在使用；亚临界参数锅炉（17~18MPa、540~570℃、20~60万kW）目前火电厂在使用，并且新建项目增多；超临界参数锅炉（24MPa，540~570℃，30~80万kW）为目前火电厂的主力，而且新建项目也不少；超超临界参数锅炉（100万kW以上）国内已有。由上可知，我国火电厂发展方向是高参数、大容量，这是节能和环保的需要。???????按锅炉蒸发部分的水循环方式来分，有自然循环锅炉、直流锅炉、多次强制循环锅炉等形式。按锅炉的燃烧方式来分，有链条炉、煤粉炉、流化床燃烧锅炉等形式，后者即为近年来流行的循环流化床锅炉（CFB）。CFB把煤和吸附剂石灰石加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮，进行流化燃烧，由于可以燃烧劣质煤和减轻对环境的污染，所以我国投入很大力量，已能生产从中小CFB锅炉到500t/h（指蒸发量）大中型CFB锅炉，而且1000t/h（对应30万kW）CFB锅炉即将国产化。除CFB外，在国外还有增压循环流化床（PFBC）锅炉，发电效率可达47%。????? 下面以CFB为对象阐述锅炉常规控制策略。2.2?? 锅炉自动化常规控制策略?????? 目前主要分模拟量控制系统、顺序控制系统和自动保护系统。模拟量控制系统或称反馈控制系统、回路控制系统，平时讲锅炉控制系统，主要讲的就是这方面的控制，即本节所讲的控制策略。（1）锅炉负荷负控制?????? 首先要明确锅炉负荷指令是来自协调主控系统。无论汽机和锅炉是单元制或母管制，最终均要满足电网调度指令，即参与电网的调峰、调频，实现机组稳定和经济运行，平衡机组出力与主辅机实际能力的差异，过渡到新的平衡状态。本文以单元制机组、机跟炉方式来阐述。?????? CFB的惯性大，锅炉负荷指令由电功率指令通过前馈作主调量，加上偏差校正运算，再经变化率限制及高低值限制后获得。通常当汽机侧不能承担主蒸汽压力调节任务时，由锅炉负荷稳定主蒸汽压力，即锅炉负荷指令由主蒸汽压力调节器输出经变化率限制及高低值限