常用汽轮发电系统的电气自动化设备解析

常用汽轮发电系统的电气自动化设备解析

马广宇

AnalysisoftheElectricalAutomationEquipmentoftheCommonlyUsedSteamTurbinePowerGenerationSystem

马广宇MAGuang-yu（秦皇岛首秦金属材料有限公司，秦皇岛066000）（QinhuangdaoShouqinMetalMaterialsCo.，Ltd.，Qinhuangdao066000，China）

摘要院本文针对于热电厂的热工自动化和电气系统探讨我国电气自动化设备在冶金企业节能管理方面的应用，为我国热电厂的热工自动化技术和电气技术的发展提供保障与支持。

Abstract:Thispaperdiscussestheapplicationofelectricalautomationequipmentinenergy-savingmanagementinmetallurgicalenterprisesbasedonthethermalautomationandelectricalsystemofthermalpowerplant.ItprovidesguaranteeandsupportforthedevelopmentofthermalautomationtechnologyandelectricaltechnologyinChina.

关键词院控制系统；智能控制；热电厂；热工自动化；电气系统Keywords:controlsystem；intelligentcontrol；thermalpowerplant；thermalautomation；electricalsystem中图分类号院TM311文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）18-0039-020

引言随着电气自动化设备在各个行业中的广泛应用，加上近年来钢铁企业的低迷，在冶金行业中，更加重视发电系统，对于电气自动化设备的认可及使用也逐渐变得越来越普遍。其中，热电厂的热工自动化技术和电气控制系统，在集散控制系统逐渐健全的基础上，对发电工作的安全性，起到了至关重要的作用。

1热电厂热工自动化技术热工自动化专业和机、炉、电、化学专业是电力生产主体（发电厂）最重要的专业，其工作内容由过去简单的测量仪表而发展成目前以仪表、自动、保护、基础管理为主要内容，贯穿于整个电力生产设计、安装、调试、生产及技术改造等全过程。热工技术作为发电厂生产技术重要的一部分，它的重要性体现在热工仪表及控制装置，是保障机组安全启停、正常运行和故障处理的重要技术装置，是促进安全经济运行、文明生产和提高劳动生产率的不可缺少的手段。随着电力工业的快速发展，大容量、高参数、超临界、超超临界机组的不断投产，且已成为目前电网运行的主力机组，热工测量、控制技术也在飞跃发展。一方面，机组对热工测量和控制技术的要求越来越高；另一方面，国外先进的测量和控制技术的引进，也加深了热工技术和热控设备的复杂程度。对热工参数进行检测的仪表称为热工仪表，包括温度、压力、流量、转速、振动、物位、火焰、氧量、煤量等检测量；对热力设备及系统的工艺过程进行调节、控制、保护与连锁系统称为热工控制系统，包括数据采集系统（DAS），模拟量控制系统（MCS），锅炉安全监控系统（FSSS）或锅炉燃烧器管理系统（BMS），开关量控制系统（OCS），数字式电液控制系统（DEH），给水泵汽轮机电液控制系统（MEH）、汽轮机紧急跳闸系统（ETS），汽轮机安全监视仪表（TSI），高低压旁路控制系统（BPS）等，分散控制系统（DCS）是构成上述热工控制系统的装置。为适应发电厂热工自动化技术的发展和变化，电力行业标准将热工仪表及热工控制系统统称为热工仪表及控制系统，简称为热控系统。在生产过程中，随着自动化设备更新脚步不断加快，我们也逐渐的提高了测量压力、液位时所使用的变送器的智能性，从而使其在量程设置、点位大小的设定、测试补偿、参数统计、安全性识别等方便的功能性、实际操作性，都远远先进于之前的模拟仪表。

在发电系统中，锅炉与汽轮发电机系统所使用的调节阀都普遍使用电动执行机构，变频调速技术也广泛应用在冶金企业中，此项技术不仅在节能方面具有显著的效果，而且存在较高的灵活性和高度的精确性。可以将变频调速技术应用到疏水泵、冷却塔风机、鼓风机和热网工序中，使其自动调节的功能在实际生产中得到充分的发挥和利用。

2现场自动化设备解析2.1现场总线控制系统（FieldbusControlSystem，FCS）在实践研究中，我们发现，传统的控制系统，往往采用模拟信号来完成相应的数据连接，这对上位机系统的功能发挥存在一定的限制。那么，为了解决这一问题，本文建议采用FCS，通过建立现场仪表来代替原本的模拟仪表，使数据连接更加的标准化，同时，使检测、变送和执行方面所提供的数据更加的精确化。

从经济效益角度看，FCS在实际生产中，对占地面积的要求较小，在维护费方面的支出也有所降低；同时，通过此系统，可以和其他厂家之间的连接变得更加便捷，节约了相应的合作费用。从安全性角度看，FCS设有紧急开关，具有较高的及时性、准确性和快速性的优点，这对于在火电作业中，防火工作的安全性，起到了一定的保障作用。

2.2智能仪表的普及和变频技术随着FCS的广泛应用，对仪表的性能要求也越来越高。本文建议在使用FCS时，要配合使用具有标准的总线接口的智能仪表，这样才能保障现场作业时，通讯的顺利实现。并且，智能仪表在操作中，工序简单，精确度高，从经济角度看，亦可较大幅度的降低成本。为了使整体生产系统相协调，建议在FCS与智能仪表相结合的同时，要使用变频技术，以保证热电厂热工自动化的开展达到预期效果，实现生产的高效益。

3电气设备解析3.1直流电系统直流电系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响。为了向发电机组的控制负荷、动力负荷以及直流事故照明负荷供电，一般在直流电系统中设置1套直流屏，带逆变装置的直流电源，在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源（蓄电池）继续提供直流电源。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性，是当代电力系统控制、保护的基础。

3.2电气控制系统随着计算机技术、现代电子技术、通信设备及信号处理技术的快速发展，微机综合自动化控制系统已经广泛应用在电力系统中，集保护、监控于一体，能完成电气系统的进线、母联、馈出线等对象的电流、电压、频率、功率、电度量的遥测，对断路器状态和各种隔刀状态的遥信，对断路器的远方遥控等功能。

综合自动化系统采用分层分布式网络结构，由站控层、间隔层组成。站控层和间隔层设备通过以太网络连接。

站控层用来完成全站数据库服务及管理、操作员的人机接口等功能，实现站内设备的控制操作、运行状态监视、事故报警、各种设备运行工况显示、报表打印等。间隔层设备对相关设备进行测量、控制、保护和管理，实现就地操作和监视，并将采集的信号进行处理上传，接受站控层的命令，实现站控层的集中操作和监视。

3.3继电保护及自动装置在现代电力系统中，继电保护是保证电力系统和发电厂可靠、经济、安全运行和提高电能质量的重要设备。发电机主要配置微机发电机保护，变压器配置微机变压器保护，并网线路设置光纤差动保护和解列装置，在厂用电系统的高压开关柜上配置微机型保护测控一体化装置，高压系统母联断路器处配置快切装置。

3.4励磁及同期系统发电机励磁方式按励磁电源的不同分为三种：直流励磁机励磁方式、交流励磁机励磁方式、静止励磁方式。本文只介绍钢铁企业中常用的同轴交流无刷励磁方式发电机，其励磁调节柜一般采用数字式微机型，满足自动与手动励磁调节的要求，并有恒电压自动调节（AVR）与恒无功自动调节（AQR）系统，实现电压及功率因数自动调节。同期装置是在电力系统运行过程中，执行并网时使用的指示、监视、控制装置，它可以检测并网点两侧的电网频率、电压幅值、电压相位是否达到条件，以辅助手动并网或实现自动并网。同期装置分为准同期并列操作和自动同期并列操作，可以选择由远方自动化系统控制，也可以选择就地按钮控制。

4结束语随着新型自动化设备的不断涌现，以及智能化水平的不断提高，使系统控制的划分范围发生了改变。例如：电气控制往往采用变压器方式，或者通过用电量的大小进行控制，有些偏离当今的自动化要求，因此将被划分为传统控制；而通过物理和化学功能实现控制的驾驶仓式控制即将出现，想必会给企业带来更好的机遇。在科技迅猛发展的今天，电气自动化设备已经深入我们的各个生产领域，提高冶金行业的电气自动化水平，是推动冶金行业发展的重要动力。

参考文献院[1]温志伟,顾国彪,王海峰.浸润式与强迫内冷结合的蒸发冷却汽轮发电机定子三维温度场计算[J].中国电机工程学报,2006,23:133-138.[2]路义萍,李伟力,马贤好,靳慧勇.大型空冷汽轮发电机转子温度场数值模拟[J].中国电机工程学报,2007,12:7-13.[3]金煦,袁益超,刘聿拯,袁建华,顾守录.大型空冷汽轮发电机冷却技术的现状与分析[J].大电机技术,2004,04:33-37.作者简介院马广宇（1985-），男，辽宁鞍山人，本科，电气助理工程师，研究方向为电气自动化。