宋極群談火電廠順序控制技術(shù)的發(fā)展歷程
《》筆者宋極群結(jié)合自己長期在火電廠從事自動化控制系統(tǒng)運(yùn)行、維修和系統(tǒng)工程項(xiàng)目管理的工作經(jīng)歷，與大家分享順序控制在火電廠的應(yīng)用及火電廠順序控制技術(shù)的發(fā)展歷程。
顧名思義，順序控制(Sequence Control System，簡稱SCS)就是按一定的順序來控制某些設(shè)備的一種方法，或者說是一種方案。為什么要按一定順序啟動呢？哪些設(shè)備必須按順序啟動呢？按什么順序啟動呢？順序控制怎么實(shí)現(xiàn)呢？要回答以上問題就必須了解生產(chǎn)工藝和設(shè)備。
生產(chǎn)工藝是達(dá)到生產(chǎn)目的的方法，只有按這個方法才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，所以，就必須按一定的先后順序和邏輯關(guān)系來操作必要的設(shè)備，這些就是順序控制的依據(jù)，從哪里得來的呢？實(shí)踐啊，實(shí)踐出真知。前人經(jīng)歷了數(shù)不清的失敗，總結(jié)出制造工藝，那么我們的目的就是通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)把它實(shí)現(xiàn)出來，簡單來說，就是用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的功能。
火電廠順序控制技術(shù)的發(fā)展過程20世紀(jì)50年代至60年代初期，電廠中單臺機(jī)組的發(fā)電量較小，對于控制設(shè)備和生產(chǎn)過程的要求相對簡單，用于生產(chǎn)監(jiān)控的參數(shù)較少，主要采用母管制運(yùn)行方式，對機(jī)組所進(jìn)行的操作基本上為一對一的操作或就地手動操作。筆者宋極群份工作就是在這樣的電廠，當(dāng)時(shí)的配置是這樣的，以鍋爐車間為例，一共8臺鍋爐，其中5號爐處在核心位置，運(yùn)行班長和副班長在這里指揮調(diào)度，每個鍋爐配備1名司爐，兩名副司爐，班長在電話機(jī)旁邊，根據(jù)汽輪機(jī)監(jiān)控室傳來的運(yùn)行指令，對照儀表盤上鍋爐輸出的壓力、溫度、流量信號，來決定每臺鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷，他不時(shí)地給其他鍋爐打電話，詢問各種運(yùn)行參數(shù)，或者指揮司爐開關(guān)各種閥門，司爐接到班長的指令，命令兩位副司爐分別去操控某個設(shè)備，副司爐拿著抓鉤(一種自制工具，類似扳手的功能)，接到指令后就在鍋爐本體爬上爬下地去完成司爐的命令，或者報(bào)告設(shè)備的運(yùn)行狀況。這樣的工作方式無疑增加了人的工作量，也難以控制大型機(jī)組的運(yùn)行。那種狀態(tài)下，僅僅有一些重要的參數(shù)可以傳送到控制臺，其他輔助設(shè)備應(yīng)用的都是就地儀表，沒有遠(yuǎn)傳功能，可以想象一下，當(dāng)時(shí)是一片多么忙碌的景象。其實(shí)從圖2我們可以看出來，現(xiàn)代控制網(wǎng)絡(luò)或者說控制系統(tǒng)就是類似的結(jié)構(gòu)，也就是說，它是對以往生產(chǎn)方式的描述、總結(jié)、實(shí)現(xiàn)，也是管理機(jī)制的體現(xiàn)。 圖1 火電廠鍋爐運(yùn)行管理結(jié)構(gòu)示意圖
隨著電子技術(shù)和機(jī)械制造水平的進(jìn)步，到了20世紀(jì)60年代以后，機(jī)組的容量和參數(shù)不斷提高，并且采用了再熱機(jī)組(一種把汽輪機(jī)一級抽汽做功之后的乏汽重新送到鍋爐的再熱器，生產(chǎn)合格的蒸汽，有利于能源的再利用)，這樣復(fù)雜的控制方式密切了鍋爐和汽輪機(jī)的聯(lián)系，從而形成單元制機(jī)組的運(yùn)行方式，與此相應(yīng)的控制方式則發(fā)展成為集中控制方式。在集中控制方式中，大量閥門和設(shè)備的信息都可以傳送到控制室內(nèi)，設(shè)備的操作也都可以在單元控制室內(nèi)進(jìn)行，形成遠(yuǎn)方操作方式。然而，對于大容量單元機(jī)組，需要遠(yuǎn)方操作的設(shè)備數(shù)量急劇增加，如都采用一對一的操作方式，那么一臺300MW機(jī)組的操作開關(guān)和按鈕等會多達(dá)200-300個，控制臺的長度達(dá)15m以上，這將給機(jī)組的操作和監(jiān)視帶來極大的困難，所以設(shè)備的發(fā)展水平反過來又促進(jìn)了管理水平的改進(jìn)，因此設(shè)計(jì)者在經(jīng)驗(yàn)控制的基礎(chǔ)上，發(fā)展了下述的幾種操作控制技術(shù)。
①成組控制成組控制也稱為同操控制。把若干具有相同操作要求的被控對象，用一個操作開關(guān)同時(shí)操作，可適用于同時(shí)開、關(guān)某幾個閥門，或開甲門時(shí)又關(guān)乙門等場合。比如給粉機(jī)的操作，大型鍋爐系統(tǒng)往往有十幾個給粉機(jī)，工藝上也要求某些給粉機(jī)同時(shí)動作，以保障爐膛內(nèi)火焰的均勻分布，因此非常適合成組控制的方式，如圖2所示。 ②選線控制選線控制(見圖3)是針對設(shè)備的一對一的操作方式而言的，它遵循先選線后操作的原則，對若干個構(gòu)成一組的被控對象先用一個公共的選線開關(guān)進(jìn)行單個操作對象的選擇，然后再由一個公用的控制開關(guān)進(jìn)行操作，以減少操作開關(guān)的數(shù)量。但是這種方式因增加了操作手續(xù)，應(yīng)用受到了限制。 ③順序控制為了解決大型機(jī)組眾多設(shè)備的遠(yuǎn)方操作問題，我國在20世紀(jì)60年代中期將順序控制技術(shù)引入火電廠中，逐步取得了一定的成效。采用順序控制時(shí)，應(yīng)將復(fù)雜的熱力生產(chǎn)過程劃分為若干個局部可控系統(tǒng)，配以適當(dāng)?shù)捻樞蚩刂蒲b置，通過它的邏輯控制電路發(fā)出操作命令，使局部可控系統(tǒng)中的有關(guān)被控對象按照啟停和運(yùn)行規(guī)律自動地完成操作任務(wù)。因此順序控制是按照一定的順序、條例和時(shí)間的要求，對局部工藝系統(tǒng)中的若干相關(guān)設(shè)備執(zhí)行自動操作的一門控制技術(shù)。這種控制方式實(shí)現(xiàn)了以往傳統(tǒng)控制方式的模擬，每個操作員相當(dāng)于班長的級別，他命令給水泵啟動，但是，并不關(guān)心實(shí)際給水泵啟動時(shí)需要關(guān)注的很多參數(shù)和設(shè)備(也就是副司爐的操作過程)，因?yàn)檫@部分功能已經(jīng)事先由計(jì)算機(jī)或控制電路實(shí)現(xiàn)，給水泵系統(tǒng)就會按事先約定好的邏輯啟動，最終滿足要求。
目前，順序控制在火電廠中主要應(yīng)用在機(jī)爐輔助系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)，以及更高一級的鍋爐燃燒系統(tǒng)和汽輪機(jī)組自動啟停系統(tǒng)等。隨著集散控制系統(tǒng)在電廠的廣泛應(yīng)用，順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛，并且包含更多的被控設(shè)備，順序控制在火電廠的覆蓋面越來越大，并逐步實(shí)現(xiàn)了火電廠全.面順序控制。
以上幾種控制方式是控制思路及管理手段的體現(xiàn)，在生產(chǎn)實(shí)際中形成了相當(dāng)?shù)目刂品桨?，精簡了運(yùn)行人員的操作及設(shè)備的控制策略，極大地改善了控制水平，提高了生產(chǎn)效率，隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，這樣的控制方案得以實(shí)現(xiàn)，形成了現(xiàn)代*的控制系統(tǒng)。當(dāng)然了，社會是繼續(xù)進(jìn)步的，科技發(fā)展是突飛猛進(jìn)的，及智能控制方案會成為未來控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。
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