《東方自動(dòng)化》

  作者：侯子良 侯云浩

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

   一、火電廠(chǎng)自動(dòng)化發(fā)展回顧

    1978年黨中央提出“改革、開(kāi)發(fā)”政策30多年來(lái)，每十年火電廠(chǎng)自動(dòng)化有一個(gè)明顯飛躍，并完成相應的一個(gè)歷史任務(wù)。

   20世紀八十年代是火電廠(chǎng)自動(dòng)化打開(kāi)大門(mén)的十年。以引進(jìn)平圩、石橫技術(shù)為標志，在痛苦的思想斗爭中艱難前進(jìn)。

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

   21世紀第一個(gè)十年是以發(fā)展SIS為中心實(shí)現全廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )化的十年。1997年電力規劃設計總院發(fā)布《2000年火電廠(chǎng)自動(dòng)化》，提出了發(fā)展SIS和MIS，以及輔助車(chē)間集中控制的全廠(chǎng)管控網(wǎng)絡(luò )化以及監控物理分散等目標，經(jīng)過(guò)十年努力我國火電廠(chǎng)自動(dòng)化和信息化技術(shù)有所創(chuàng )新，并進(jìn)入了世界先進(jìn)行列。

    目前我們已經(jīng)進(jìn)入21世紀第二個(gè)十年，我們的目標是什么？火電廠(chǎng)自動(dòng)化發(fā)展向何處去？我們必須討論和清晰的回答這個(gè)問(wèn)題，否則裹足不前和慢慢來(lái)的傾向必然會(huì )在決策層中蔓延。

    二、火電廠(chǎng)自動(dòng)化必須繼續快速發(fā)展

   當今世界處于一個(gè)低碳、環(huán)保的時(shí)代，火電廠(chǎng)節能降耗、低NOx排放以及燃煤摻燒降低成本等等已經(jīng)成為火電廠(chǎng)生存的命門(mén)，如何更快的發(fā)展自動(dòng)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(shí)候更加緊迫的客觀(guān)需要。

   其次，雖然我國火電廠(chǎng)自動(dòng)化取得了長(cháng)足的進(jìn)步，但是在許多方面不盡人意，某些方面與先進(jìn)國家技術(shù)相比尚有差距，許多方面仍然滿(mǎn)足不了當今時(shí)代對火電廠(chǎng)自動(dòng)化的要求，例如：

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

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

   3）監測系統存在空白點(diǎn)，這也會(huì )危及電廠(chǎng)安全穩定運行。例如，由于沒(méi)有爐膛出口煙溫的檢測手段，導致?tīng)t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(chǎng)自動(dòng)化必須繼續快速發(fā)展，必須對未來(lái)，特別是21世紀第二個(gè)十年火電廠(chǎng)自動(dòng)化發(fā)展趨勢、目標及任務(wù)展開(kāi)廣泛研究，制定21世紀第二個(gè)十年我國火電廠(chǎng)發(fā)展目標。

   三、21世紀第二個(gè)十年火電廠(chǎng)自動(dòng)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(gè)十年火電廠(chǎng)自動(dòng)化應向下列五大目標前進(jìn)：

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

   火電機組AUS的應用是傳統自動(dòng)化系統的最高水平，在這方面日本和德國火電廠(chǎng)處于世界領(lǐng)先水平。AUS（包括FCB、RB）的成功實(shí)現標志著(zhù)整個(gè)自動(dòng)化系統的完善化（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(gè)綱，推動(dòng)整個(gè)自動(dòng)化系統的優(yōu)化和完善，趕超世界領(lǐng)先水平。

    2）大力提高電廠(chǎng)智能化程度，建設智能化電廠(chǎng)

   智能化（Smart）是當今世界技術(shù)發(fā)展趨勢，智能電網(wǎng)、智能家電……等風(fēng)起云涌，智能化是現代最富活力的生產(chǎn)力，具有非常強的號召力。

   所謂智能化電廠(chǎng)（Smart power plant）是建立在先進(jìn)的傳感器和執行機構技術(shù)（包括現場(chǎng)總線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信的測控設備）、現代信息處理和通信技術(shù)，以及先進(jìn)的控制方法和分析決策技術(shù)的應用基礎上，是電廠(chǎng)信息化過(guò)程中進(jìn)入較廣泛地應用模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、專(zhuān)家系統、人工智能、遺傳算法、自組織控制以及數據挖掘等“智慧化（Smart）”控制和分析決策技術(shù)對信息進(jìn)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(chǎng)。為此建議：

   a）從戰略高度出發(fā)，繼續推廣應用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，廣泛應用現場(chǎng)總線(xiàn)智能化測控設備，提高過(guò)程信息采集的安全性和現代化管理水平。

   應探索無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)在電廠(chǎng)中的應用，例如，利用無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)作后備，提高水泵房監控安全性，防止全廠(chǎng)停電事故等。

   b）發(fā)展智能化安全監控，徹底改變單一參數顯示和簡(jiǎn)單報警的落后傳統技術(shù)，盡可能使信息經(jīng)人工智能、邏輯推理以及數據挖掘等技術(shù)，將眾多相關(guān)數據進(jìn)行加工，明確向運行人員指出機組運行中的問(wèn)題及潛在危險，提出處理意見(jiàn)，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、熱力系統優(yōu)化等智能化控制和管理技術(shù)，盡快使這些技術(shù)達到工程化應用。

   四、建立廠(chǎng)級控制系統，重構全廠(chǎng)自動(dòng)化和信息網(wǎng)絡(luò )結構，建立與電廠(chǎng)智能化相適應的平臺。

   廠(chǎng)級控制系統（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(cháng)和單元機組運行人員在線(xiàn)服務(wù)的實(shí)時(shí)性要求很高的DCS上一級控制系統（或上一級DCS），實(shí)現廠(chǎng)級的監視和控制（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視和控制的任務(wù)。
PSCS與SIS的相同點(diǎn)是兩者都是為火電廠(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程服務(wù)的系統，而差異主要是：

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

   2）服務(wù)對象 PSCS是值長(cháng)和運行人員，而SIS是從事運行管理的領(lǐng)導、專(zhuān)工，同時(shí)也為值長(cháng)和運行人員服務(wù)。

   3）實(shí)時(shí)性 PSCS實(shí)時(shí)性要求高，基本上與DCS相當，而SIS主要用于后臺非連續監控分析研究，實(shí)時(shí)性要求介于MIS和DCS之間，當SIS的廠(chǎng)級優(yōu)化調度功能移至PSCS后，其實(shí)時(shí)性可與MIS相當。

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

   火電廠(chǎng)建立PSCS后，全廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )結構將需要重構（圖1）,全廠(chǎng)部分功能將需要重新進(jìn)行優(yōu)化分配，以保證電廠(chǎng)發(fā)展智能化有一個(gè)優(yōu)化結構的硬件平臺。
  
                    

  五、提高憂(yōu)患意識，完善相關(guān)安全技術(shù)

   日本核電廠(chǎng)嚴重核泄漏事故，我國現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(chǎng)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（例如循環(huán)水泵房）控制設計是否有導致全廠(chǎng)停機的隱患？

   安全監控儀表不完善，例如，爐膛出口煙溫不監控會(huì )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(shù)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。

   計算機網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)滲透到控制系統的每個(gè)角落，火電廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )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(chǎng)安全技術(shù)發(fā)展的原因除了缺乏一定的憂(yōu)患意識外，事故的遮遮掩掩和相互間保密也是一個(gè)重要原因，這也需要制定相應的規定去解決這個(gè)問(wèn)題。

   六、推動(dòng)特殊關(guān)鍵測量設備的工程化

   隨著(zhù)火電廠(chǎng)對自動(dòng)化系統要求的提高，傳統的一些基本測量設備已不能滿(mǎn)足要求，開(kāi)發(fā)商日益關(guān)注那些特殊測量原理的關(guān)鍵測量設備，例如：

   煤質(zhì)分析（或辨識）

   煤粉細度分析

   風(fēng)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(jìn)一步優(yōu)化燃燒和提高運行安全性起著(zhù)十分重要作用。但是，這些測量設備在電廠(chǎng)中用量很少，而開(kāi)發(fā)的技術(shù)難度大，投入多，因此長(cháng)期來(lái)均處于科研階段，隨著(zhù)人們對其緊迫性認識的提高，以及科技的進(jìn)步，已有不少產(chǎn)品開(kāi)始推向市場(chǎng)，我們要謹慎的、有選擇的將那些經(jīng)實(shí)踐證實(shí)成功的產(chǎn)品推廣到工程中應用，相信21世紀第二個(gè)十年也應當是一些特種關(guān)鍵測量設備進(jìn)入工程化應用的十年。

   七、結束語(yǔ)

   歷史經(jīng)驗證明，火電廠(chǎng)自動(dòng)化的發(fā)展必須得到領(lǐng)導的支持，而作為自動(dòng)化人必須適時(shí)提出指導火電廠(chǎng)自動(dòng)化向前發(fā)展的目標，以及鼓動(dòng)性的口號，做好領(lǐng)導的參謀。如當年提出“2000年火電廠(chǎng)自動(dòng)化"用于指導了21世紀第一個(gè)十年火電廠(chǎng)自動(dòng)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(shí)機制定21世紀第二個(gè)十年電力行業(yè)的和電力集團的火電廠(chǎng)自動(dòng)化發(fā)展規劃。

  作者此文值乃拋磚引玉，僅供參考。