今天看到有朋友在讨论现在先进的DCS控制下的发电厂与二三十年前的表盘式的发电厂的区别,话题讨论非常有意思,那我也就结合自身的经验来分享一下工作中所遇到的DCS电厂和表盘式发电厂的区别,到底纯表盘式的发电厂具体是怎么运行的, DCS系统的发展究竟改变了什么?由此来想象,二三十年以后的智能化无人值班电厂到底会有一个什么样子?以及如果技术没有更新迭代,纯表盘的控制系统能否满足今天复杂的设备和系统要求。
还记得在大约二十二三年前在学校读书的时候,老师就说,我国的电力飞速发展,正在向着高参数大容量自动化的程度向前发展,老一代的机组终将被淘汰,在那个时候,DCS称为集中控制系统,在当时已经成为一种很先进的存在,在专业课中,几乎还没有关于DCS的详细介绍。
20年前从西部一所电力学校毕业,进入到南方的一家自备电厂,技术相当于90年代初期的技术,机组容量25兆瓦,控制系统就是纯的表盘,于1996年正式建成投产,具体情况如下:
首先控制系统完全是电气控制系统,整个电厂总共分为汽机锅炉电气灰硫和化学五大专业,分散在5个不同的控制室内,以汽机专业为例,总共分为三块表盘,一个表盘上是作为主表盘,上面有汽轮机转速表,功率表,主蒸气流量表,以及一叠一叠的打印纸,实时的在打印着参数,表盘的下面是一块斜盘上面是操作界面,上面有两个打着按钮,另一块是复盘,主要显示。一些重要的负极参数,比如循环水压力,凝汽器水位【电接点式】,以及给水压力,给水温度除氧气压力等参数,这些标记有一半是数字显示,另一半是重指针式的,就是那种晃来晃去的那种,还有一块就属于复盘,上面分布着蒸汽压装置以及供热系统的一些参数压力调节器重要阀门的开关按钮,以及给水泵凝结水泵循环水泵的启动开关和连锁开关,汽轮机的调速系统则使用径向钻孔泵式的离心飞锤系统。
操作方式介绍:盘上所有的操作按钮分为开关连锁和中停4个按钮,同时指示灯分为绿色关闭和红色打开,同时在开关上面有一块电流表,显示设备的电流,汽机组盘上则有各种报警,比如加负荷减负荷的报警发送和确认按钮。首先汽机加负荷是由电气专业来执行,电气专业从他们的电气控制室摁下加负荷按钮,汽机主值则按确认,然后到就地手摇同步器,增加机组负荷,减负荷也是同理。
所有的设备在启动以后,必须将连锁开关打到投入为止,从而防止设备跳闸以后备用的设备无法连接,阀门操作则是派人在就地监视,然后盘上一点一点的开。而绝大多数阀门都是手动门,全凭人的经验来进行操作。
就是像汽轮机的启动,冲转升赖则需要经验丰富的老师傅在就地手扶着汽门【调门全开】,来调整汽轮机的转速,经验丰富的老师傅可以将转速变化率控制在5转以内,说实话,这在现在看来这是难以想象的。
记得那时候我也参与过一次汽冲转,用手来控制气机转速,第1次由于紧张,也是由于经验不足,轻轻的开了一点没反应,又开了一次,还是没有反应,第三次又开了一下,就看见转速表直接上升了200r/min,幸好老师傅在跟前救场,才没发生什么事情。
现场的所有疏水几乎没有电动,全是手动开关,每次听开机都需要到就地一个一个去开关疏水。因此上操作量也很大。
从人员配置上来说一台25MW的机组,没有高加也没有低加,汽机配置四个人(包含班长),锅炉配置四个人(包含班长),电气配置四个人(包含值长1人)。
过了几年又到另一家厂,机组容量从25MW上升为60MW,控制系统也由原来的从表盘系统变为 DCS集中控制系统,那么大的表盘上只有锅炉的火焰监视和气体的负荷和一些零星的报警和重要的保护投退按钮,随着系统自动化的提高,人员配置也大大的减少,分别是汽机3人,锅炉3人,电气2人,就能够满足日常的工作需要了,但是部分的系统仍然是不够先进,因此我们还经历过在DCS上用加减转速按钮甲减负荷的情况,但也基本上实现了转速的自动控制,现场大部分阀门全部换为电动阀门,人员的劳动强度大大降低。
但是也同样存在汽机转速控制不稳定,保护动作不正常人员现场疲于处理故障等因素,同时对人的要求也极高,稍有不慎,往往容易造成事故的发展。
再后来,随着从业机组容量逐渐增大,从210兆瓦到350兆瓦,机组的负荷控制系统也从原来的调频卡变为CCS和AGC,主保护增加了RB和FCB,需要的人员就更少了,一台机组整个下来只要5-6个人,就能够完全满足运行需要了,随着现场设备自动化的越来越高,监盘人员也没有以前那么辛苦了,但是对人员的技能要求是逐渐提高的,在以前每个人只需要会本专业的单一技能即可,而现在则需要综合能力提升才能够面对复杂的事故情况。这一点是我最深刻的体会。
现在大家都在谈智慧电厂和无人值班的电厂,随着DCS系统的不断更新升级和迭代,电厂的各个参数可以上传至互联网,进行实时的监控,进行云调度云计算,将MES系统引入电厂的运行及设备管理,虽然设备系统越来越复杂,参数也越来越多,但是人的劳动强度却下降了,在大数据的加持下,能够实时故障的实时诊断,并给出合理的建议。
着实来讲,虽然只是短短的20几年,但发展迅猛图程度不可同日而语,因此来说,随着设备自动化程度的不断提高,人的劳动效率是不断提高,而劳动强度则是不断下降的。
那么再回到文初的问题就是说我们现在的机组如果用表盘的控制方式能够满足需求吗?答案是不能,因为输这参数的无限量增加,如果使用重表盘重开关的那种单一控制方式将会使场地变得无限增大,各个参数没有统一的逻辑进行管理,同时协调,是无法满足实时在线监测控制和调整以及故障诊断需求的。
朋友们,你们所经历的最早的表盘是机组大概是哪一年?现在还有这种机组吗?