1　火电厂老机组热工自动化装备现状和改造的需要性

　　火电厂老机组主要指80年月及之前设计、安装投运的机组，包括少数90年月初投产的机组。其年夜部门主辅机装备可控性和靠得住性较差，所配备的仪表及自动化装配主要是常规自动化仪表和由晶体管电路组成的DDZ-Ⅱ、Ⅲ型单元组合仪表及组件组装仪表(MZ-Ⅲ、TF-900)。这类机组的突出问题是热耗高、煤耗高及故障停机次数多；自动投进率低(一般在60左右)，仪表准确性差，庇护动作准确率低，使得运行人员多，负担重，持久处于严重状态。近年来，为下降能耗，提高平安运行水平，各厂都接纳了一些措施，对主辅机进行完善化改造，使主辅装备性能有了很年夜提高。
　　近10余年来，电子技术和计较机技术迅速成长，以微机为焦点的新型自动装配不竭泛起，其准确性、稳定性和靠得住性是常规装配没法相比的。国内仪表行业以引进技术、合作及合资生产方式生产了具有国外进步前辈水平的产物。1985年至90年月初，主要由小型机或国内自行开发的微机所组成的计较机监视系统(DAS)，其性能和功能难以知足要求而进进更新期。主辅机改造后，原来所配备的自动化系统和装配必需进行响应改造，以知足现代化电厂平安、经济运行的需要。另外，还有以下几方面要求：(1)“厂网分隔、竞价上网、同网同质同价”成为电力经营策略，部门地域已起头试行厂站的自力经济核算，并将推行到全系统。为提高电厂竞争能力，必需在节能降耗和减人增效上下功夫。除对老机组主辅装备进行需要的改造外，还应引进新型自动化装配和新控制策略，使老机组整体运行水平较着提高，在同质同价条件下与新建机组配合运行。(2)厂网分隔后，为使老机组顺应电网调剂自动化(AGC)对电网调频和调峰要求，除在机组本体进行响应改造外，对自动化改造提出了更高要求。(3)随着火电厂污染控制和监视能力的提高，自动化系统应在提高燃烧效率，下降可害气体方面阐扬作用，而且进行实时监测，为检查汽锅污染物排放量提供准确、靠得住的依据，也为环保部门进行监视提供有力的依据。(4)机组按运行状态进行检修，要求自动化系统为“猜想检修”提供准确、靠得住的运行数据和状态，以便肯定检修时间。所以，对老机组进行自动化改造是现代化电厂的必然要求，而且有条件、有能力做好自动化系统的改造工作。

2　老机组自动化系统改造使命的艰难性

2.1　工作量年夜
　　凭据电力靠得住性中心1998年4月发布的信息，全国100MW及以上容量的机组台数列于表1。1993年及之前投产的机组，其设计年夜都在1990年前完成，除部门已采用涣散控制系统(DCS)的机组外，将面临自动化装备更新改造。从全国电网看，125、200、300MW机组是当前的主力机组，其服役刻日大都在30a之内，还要担负较长时间的运行使命，因而应是改造的重点。从表1可看出，1993年之前投产的125MW机组96台，200MW机组159台，300MW机组57台，除其中部门300MW已采用DCS外，总计约有300台机组需要进行改造。100MW级机组有121台，除50年月末、60年月初投产的约10台机组，服役在30a以上外，尚有110台机组在各个分歧地域也承当着主力机组的使命。对这些机组的改造，在提高效率、下降能耗和改善情况具有重要意义。此外，近年来从俄罗斯和东欧进口的机组所配的自动化装配技术水平较低，很难顺应年夜机组平安经济运行要求，晦气于减人增效，也应斟酌在改造范围内。这样，从100～500MW机组中需要改造的约400台。到今朝为止，约有115台机组进行了改造，改造范围各不不异，年夜部门机组的自动化改造工作只是局部的。是以从数目上看，使命很艰难。

表1　　全国100MW及以上容量的机组台数

单机容量/MW19931997660　360069500(520)*25350(360、330、320)2429300(250)57128200(210)159188125(110)96127100121141
　　*元宝山电厂2号机组1994年后改成520MW，姚孟电力1号机组1993年后改成270MW。
2.2　时限短
　　为避免影响机组发电，老机组自动化改造工作好能与主机改造同步进行，或在一个年夜修时间内进行。因时间短、使命重，必需周全计划做好豫备工作和改造进程中的各专业(包括机务、电气)的周全放置和统一协调工作。已进行改造工作的部门电厂在改造进程中索求了许多有益经验，这些经验将为从此老机组改造工作提供参考。
2.3　资金少
　　从今朝情况看，改造资金多为企业的自有资金，这就对改造项目的内容提出了严酷要求。精打细算，稳定花一分钱是改造工作必需遵循的方针，因而要求加倍细致地做好改造的前期调研和设计工作。

3　已改造的机组情况

　　今朝已进行自动化改造的机组均采用DCS取代原本的小型机或微机组成的计较机监视系统(DAS)；取代以电动单元仪表、组件组装仪表或单回路调理仪表组成的模拟量控制系统(MCS)；改造原有汽轮机控制系统为数字式电液控制系统(DEH)，以顺应电网自动控制(AGC)要求；还有部门电厂以DCS或可编程控制器(PLC)取代以继电器为主的辅机电念头和电动阀门的控制、顺控与联锁。
　　在改造模式上，早期进行改造的机组只是用DCS实现DAS、MCS功能，在控制盘台安插上未有太年夜变更。经几年运行实践证实DCS是靠得住的，可进一步在削减硬手操装备和常规仪表上下功夫。比来进行改造的机组，基本以DCS工作站取代原本的模拟操作台，对原有安插模拟仪表的立盘进行简化，年夜年夜缩小了控制盘、台的尺寸，为单元机组集控和节减运行值班员缔造了条件。如：(1)长山热电厂3号机组(200MW)改造后的控制盘数目由13块(汽锅6块、汽轮机4块、电气3块)削减为6块(汽锅3块、汽轮机1块、电气2块)，总长度由13.3m削减为6.6m；控制台采用新型年夜板结构直形安插，由9.9m削减为4.0m。(2)徐州电厂7号机组(200MW)改造前的控制盘为12块，改造后控制盘仍保留，但盘上仪表、操作装备年夜年夜削减，用4台操作员站取代原本的11块控制台。(3)丰镇电厂2号机组(200MW)改造前控制台为9块，每块宽度1100mm，改造后用7台操作员站(每块宽度800mm)取代，即原来控制台为9900mm，改造后为5600mm。控制盘数目未减，只是在与工作站对应的控制盘上装有少许模拟仪表。以上3个电厂改造后的硬手操和模拟仪表数目情况列于表2。
　　100、125、200MW汽轮机多为纯液压调速系统，少数300MW机组也是如斯。因油质和机械等方面缘由，这类汽轮机持久处于不稳定运行状态，易卡涩、摆动，更没法接受电网调剂旌旗灯号，实现AGC控制。为提高汽轮机运行平安性和负荷顺应性，必需对现有液调系统进行技术改造，今朝已进行改造的机组一般有以下几种方式：(1)改造同步器，使其能接受控制系统旌旗灯号，通常是脉冲旌旗灯号，同时改造机械结构，削减死行程，增强可控性，100、125MW机组年夜多采用这类方式。(2)改成电液并存系统。电调与液调同时存在，可相互切换与跟踪，改造后的汽轮机可接受协调控制指令，介入电网AGC控制。但因动力油系统与轴承润滑系统夹杂在一起，在电厂油质治理系统不严的情况下，轻易造成油质欠好，影响电液转换器运行，造成汽轮机负荷波动，今朝200MW机组多采用此方式。(3)改成纯电调系统。动力油采用自力的抗燃油系统，改凸轮调理为单阀伺服机控制，克服了电液并存系统中存在的问题，但投资响应要多，与200MW机组电液并存比，需增加投资约150万元。1998年，扬州、荆门电厂的200MW机组和潍坊电厂的300MW机组均做了改成纯电调工作。在扬州电厂200MW机组采用DEH-4ⅢA改纯电调鉴定会上，扬州电厂认为改造后的汽轮机运行稳定，可实现机组协调控制，取得了较好的运行效果和经济效益。

表2　　长山热电厂等改造后的硬手操和模拟仪表数目

电厂名称
及机组号DCS功能模拟仪表硬手操炉机电炉机电长山热电厂9号DAS、MCS、
SCS、DEH9488513徐州电厂7号DAS、MCS、
SCS、DEH
(东方供)155-122-丰镇电厂2号DAS、MCS、
SCS、BMS、
DEH00013/(33)＜20
　　对于发机电-主变压器组及厂用电的改造，将电气量及开关操作纳进DCS，把单元机组(炉、机、电)作为一个整体斟酌是实现单元值班员的重要措施。通辽电厂在改造中已将发机电-变压器组、厂用电6kV和380V电源开关、直流及励磁系统开关等操作和参数检测纳进DCS，总计测点1792点，同时将电气无功调理(AVR)也纳进DCS中。
4　经济效益

　　经DCS改造后的老机组自动化水平普遍提高，经济效益显著，主要浮现在以下几方面：(1)热工自动投进率可达100；(2)控制系统对各类工况的自顺应能力增强，参数稳定，可连结汽压、汽温及*气含氧量合适尺度，提高了燃烧效率，下降了煤耗；(3)汽轮机控制系统经过改造的机组可实现机组协调控制和AGC控制，知足电网负荷调剂要求；(4)对控制盘台改造的机组，在提高运行值班员素质后，可实现真实的集控，年夜年夜削减值班员人数，如邹县电厂、遵义电厂由6人减至3人，徐州电厂预计由8～9人减至2～4人；(5)汽轮机调速系统改成电调后，保证了汽轮机运行靠得住、稳定，启停时可避免因人工操作不妥引发的汽轮机热变形和振动等事故，提高了汽轮机运行平安性；(6)削减误操作，凭据报警提醒和操作指导，可避免事故发生或扩年夜，事故发生后，凭据SOE记实的数据分析事故缘由，可削减停机时间，增加发电量，削减机组启动费用，一般200MW机组启动一次至少要耗资几万元，多至十几万元；(7)下降值班员的劳动强度，削减了热控人员的维修工作量。总之，在主辅机进行改造的根蒂根基上，经自动化改造的200MW机组一般可下降煤耗3～4g/(kW.h)，削减运行人员和机组非计划停运时间；每一年可勤俭运行和检修费用100～200万元，一般3～4a即可收回投资。

5　建议

5.1　明确目的
　　老机组自动化改造的目的是提高机组整体运行水平。经由过程改造要做到下降煤耗，提高可用率，削减运行人员，并能实现AGC和顺应调频调峰要求，改造的目的不只是自动装配的更新。是以，老机组自动化改造工作不能自力进行，必需与主机、辅机的技术更新工作配合进行。完善的自动化只能建立在可控性好的机组和靠得住性高的自动化装配根蒂根基上，任何脱离主辅机改造的自动化改造都是很难取得实效的。在曩昔的自动化改造工作中就发现，由于汽锅受热面未改造使改造过的汽温自动控制系统没法实现汽温控制的情况，应吸收类似的教训。
5.2　突出重点
　　自动化系统的根蒂根基是丈量元件、传感器和执行机构，应首先改造不能顺应工作要求的丈量元件和执行机构，选用性能好、质量高的传感器、变送器、开关仪表及执行器；否则，性能再优的DCS也没法阐扬作用。这里还应非凡注重与执行机构相连的阀门，它直接影响自动系统的改造效果。这一问题在曩昔的改造工作中就发现过，应给予足够的重视。
5.3　久远斟酌
　　对老机组自动化改造必需作久远斟酌，不能轻忽设计的重要性；否则，难以免频频改造。老机组的主机经改造后延长了继续服役的年限，是以改造方案应斟酌机组继续服役进程中，不会再泛起没法顺应新的运行方式。不管在装配选型和功能实现上都应周全进行久远斟酌，提出合理的设计方案。对于今朝因技术问题或资金限制暂时不能实现的功能，可留待以后分阶段实行，但在选择DCS设置装备摆设时应留有可扩大的余地，并斟酌DCS的开放性，以便与其它厂家装备如PLC相毗连，实现分步改造的方式，慢慢扩大完成整个机组的自动化改造。
5.4　统一向导
　　自动化系统的改造触及机、炉、电各专业及机房改造，是一项复杂而细致的系统工程，必需在厂长、总工的向导下，组成一支精壮、顽强的设计、安装和调试队伍，统一协调进度息争决各专业间的配合问题。在改造工作中，凡是向导得力的，改造工作就完成得好。
5.5　慎选厂家
　　装备质量是自动化改造工作成败的要害，在选择和采办装备或配件时，应以质量、靠得住为条件，采用公然、公正和公允的招标方式拔取供货商。招标前要提出要求合理的技术规范书，制定合理的标底，避免招标中不轨行为。招标前对供货商的资历审查很重要，选择的供货商要具有以下基本条件：具有正当资历证实；有成套设计供货能力和业绩；有健全的质量保证系统；有相对稳定的职工队伍和售后服务气力。若电厂对DCS或其它控制装备的生产厂商和　产物质量不甚清晰时，可向咨询机构咨询，再经由过程有目的的查询拜访研究，选择几家作为招标对象。积极支持平易近族工业成长，优先选用合适性能要求的国产化产物或在国内有合作单元的产物，不仅可下降造价，而且有益于备品的供给和厂家的售后服务。　
5.6　需要的调试时间
　　与新建机组相比，老机组自动化系统改造更有其艰难性和复杂性，非凡是工期上往往受主机改造或年夜修时间限制，比新建机组短得多。新建机组投产后还有半年的试生产调试时间，是以对老机组的改造应在机组投产后给予需要的实验和调试时间，以到达更好的经济效果。

6　有关技术问题的定见

　　(1)采用DCS为主控装备，实现了DAS、MCS及SCS功能；至于DEH和FSSS功能，应凭据供货商的供货经验合理选择，但必需保证相互通讯，数据同享。可凭据资金情况分阶段完成功能，好能缔造条件一次完成(部门老机组改造I/O点数统计列于3)。(2)对于年夜量群体温度测点，如发机电静子温度、汽锅及汽轮机金属温度等，宜采用就地安插的远程智能I/O通讯方式与DCS相连，在CRT上显示，削减电缆根数和安装工作量。(3)汽轮机调速系统改造应凭据汽轮机具体情况和资金肯定方案，对100～125MW机组可采用改装同步器方式，但应注重尽量削减同步器的死行程；200MW机组采用纯电调或电液并存方式都是可行的，应视资金情况肯定；采用电液并存时应增强油系统治理，保证动力用油的油质。(4)发机电-变压器组及厂用交直流电的数据收集和开关控制宜纳进DCS，但应妥帖解决热控与电气专业的分工和责任。(5)除保留紧急操作，如停炉、停机、汽锅平安门、破坏真空及直流油泵启动需要的硬手操装备外，其数目视各厂情况肯定，原则上以软手操取代硬手操。(6)除保留少数重要参数的模拟仪表，如汽压、汽温、汽包水位仪表、炉膛火焰监视电视、汽轮机庇护仪表和凝汽器真空表外，其它常规仪表可年夜量削减。(7)改造老的控制盘台，缩短监视操作面，以利实行1人监盘，到达真正集控的目的。原则上以DCS工作站取代控制台，必需保留的常规仪表和硬手操装备可安插在与工作站对应的立盘上。(8)在进行控制室和机房改造时，一定要重视防尘和空调，使机房情况条件(温度、湿度和尘埃)合适DCS及控制装备要求。对于控制装备厂家，应尽量使产物的情况顺应性强。(9)设置装备摆设靠得住的UPS电源，弄好接地和必需的屏障工作，杜尽干扰。(10)采用气动执行机构的电厂应增强气源治理，保证供给不含水、油和杂质的洁净空气，有益于执行机构靠得住动作。(11)选用和设计DCS时，还应斟酌与厂级信息治理系统(MIS)的接口，为MIS提供需要的生产实时数据。